(57)【要約】  量産性及び製造歩留りの向上を図ることが可能な紫外線発光素子の製造方法、紫外線発光素子を提供する。紫外線発光素子（Ｂ１）の製造方法は、サファイアウェハ（１０）の第１面（１０ａ）上に多層構造の窒化物半導体層（２０）を積層したウェハ（３０）から個々の紫外線発光素子Ｂ１に分割する。紫外線発光素子（Ｂ１）の製造方法は、窒化物半導体層（２０）側からウェハ（３０）にレーザ光を照射することによりサファイアウェハ（１０）の厚さ方向の途中まで到達する溝（３１）を形成する溝形成工程と、ウェハ（３０）の厚さを薄くするようにウェハ（３０）をサファイアウェハ（１０）の第２面（１０ｂ）側から研磨する研磨工程と、溝（３１）に沿ってウェハ（３０）を分割する分割工程と、を含み、溝形成工程と研磨工程との間に、ウェハ（３０）の窒化物半導体層（２０）側のデブリを粘着テープ（４０）によって除去するデブリ除去工程を備える。
2015140849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイアウェハの第１面上に多層構造の窒化物半導体層を積層したウェハから個々の紫外線発光素子に分割する紫外線発光素子の製造方法であって、
前記ウェハの前記窒化物半導体層側から前記ウェハにレーザ光を照射することにより前記サファイアウェハの厚さ方向の途中まで到達する溝を形成する溝形成工程と、
前記溝形成工程の後に前記ウェハの厚さを薄くするように前記ウェハを前記サファイアウェハの第２面側から研磨する研磨工程と、
前記研磨工程の後に前記溝に沿って前記ウェハを分割する分割工程と、を含み、
前記溝形成工程と前記研磨工程との間に、前記ウェハの前記窒化物半導体層側のデブリを粘着テープによって除去するデブリ除去工程を備える、
ことを特徴とする紫外線発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記デブリ除去工程と前記研磨工程との間に、前記ウェハの残留付着物を所定の薬液によって除去する薬液処理工程を更に備える、
ことを特徴とする請求項１記載の紫外線発光素子の製造方法。
【請求項３】
サファイア基板と、前記サファイア基板の第１面上に形成された多層構造の窒化物半導体層と、を備え、
前記窒化物半導体層は、前記サファイア基板の前記第１面に近い順に、第１導電型窒化物半導体層、ＵＶ−Ｃの波長域に発光波長を有する発光層、及び第２導電型窒化物半導体層、を備え、
前記発光層及び前記第２導電型窒化物半導体層は、平面視において、前記第１導電型窒化物半導体層よりも小さく、
前記第１導電型窒化物半導体層の露出した表面上に形成された第１電極と、前記第２導電型窒化物半導体層の表面上に形成された第２電極と、第１電極上に形成された第１パッド電極と、第２電極上に形成された第２パッド電極と、を更に備え、
前記窒化物半導体層は、平面視において、前記サファイア基板よりも小さく、
前記サファイア基板は、前記第１面側からの平面視において、前記サファイア基板の外周部の表面が全周に亘って露出しており、
前記サファイア基板は、平面視において露出している前記表面が、前記第２面を基準として前記第１面よりも低い高さとなっている、
ことを特徴とする紫外線発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を放射する紫外線発光素子の製造方法、紫外線発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子の製造方法としては、サファイア基板上に窒化物半導体層を形成した半導体ウエハから個々の発光素子に分割する方法が知られている（例えば、日本国特許出願公開番号２００３−２１８０６５（以下、「文献１」という）参照）。【０００３】
文献１には、半導体ウエハのサファイア基板を研磨することでサファイア基板を薄くした後に、サファイア基板にレーザ光を照射することでサファイア基板にブレイク・ラインを形成し、その後、半導体ウエハをブレイク・ラインに沿って発光素子に分割するようにした、発光素子の製造方法が記載されている。【０００４】
しかしながら、上述の発光素子の製造方法は、紫外線発光素子の製造方法に適用することが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、量産性及び製造歩留りの向上を図ることが可能な紫外線発光素子の製造方法、紫外線発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者らは、鋭意研究開発の結果、紫外線発光素子を開発し、その製造方法についても、量産性を向上させるために鋭意研究開発を行った。そして、本願発明者らは、紫外線発光素子の製造方法に、文献１に記載された窒化物半導体素子の製造方法を適用した場合には、研磨中あるいはレーザ光の照射中にウェハが割れてしまうという知見を得て、本発明を成すに至った。【０００７】
本発明の紫外線発光素子の製造方法は、サファイアウェハの第１面上に多層構造の窒化物半導体層を積層したウェハから個々の紫外線発光素子に分割する紫外線発光素子の製造方法である。本発明の紫外線発光素子の製造方法は、前記ウェハの前記窒化物半導体層側から前記ウェハにレーザ光を照射することにより前記サファイアウェハの厚さ方向の途中まで到達する溝を形成する溝形成工程を含む。また、本発明の紫外線発光素子の製造方法は、前記溝形成工程の後に前記ウェハの厚さを薄くするように前記ウェハを前記サファイアウェハの第２面側から研磨する研磨工程と、前記研磨工程の後に前記溝に沿って前記ウェハを分割する分割工程と、を含む。更に、本発明の紫外線発光素子の製造方法は、前記溝形成工程と前記研磨工程との間に、前記ウェハの前記窒化物半導体層側のデブリを粘着テープによって除去するデブリ除去工程を備える。【０００８】
本発明の紫外線発光素子は、サファイア基板と、前記サファイア基板の第１面上に形成された多層構造の窒化物半導体層と、を備える。前記窒化物半導体層は、前記サファイア基板の前記第１面に近い順に、第１導電型窒化物半導体層、ＵＶ−Ｃの波長域に発光波長を有する発光層、及び第２導電型窒化物半導体層、を備える。前記発光層及び前記第２導電型窒化物半導体層は、平面視において、前記第１導電型窒化物半導体層よりも小さい。本発明の紫外線発光素子は、前記第１導電型窒化物半導体層の露出した表面上に形成された第１電極と、前記第２導電型窒化物半導体層の表面上に形成された第２電極と、第１電極上に形成された第１パッド電極と、第２電極上に形成された第２パッド電極と、を更に備える。前記窒化物半導体層は、平面視において、前記サファイア基板よりも小さい。前記サファイア基板は、前記第１面側からの平面視において、前記サファイア基板の外周部の表面が全周に亘って露出している。前記サファイア基板は、平面視において露出している前記表面が、前記第２面を基準として前記第１面よりも低い高さとなっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の紫外線発光素子の製造方法においては、製造歩留りの向上を図ることが可能になる。【００１０】
本発明の紫外線発光素子においては、製造歩留りの向上を図ることが可能となり、また、取り扱いが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは、実施形態の紫外線発光素子の製造方法における溝形成前のウェハの模式的な説明図である。図１Ｂは、実施形態の紫外線発光素子の製造方法における溝形成工程後のウェハの模式的な説明図である。図１Ｃは、実施形態の紫外線発光素子の製造方法におけるデブリ除去工程の模式的な説明図である。図１Ｄは、実施形態の紫外線発光素子の製造方法における研磨工程後のウェハの模式的な説明図である。図１Ｅは、実施形態の紫外線発光素子の製造方法における分割工程の模式的な説明図である。
【図２】図２は、実施形態の紫外線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】図３は、実施形態の紫外線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】図４Ａは、溝形成工程後のウェハの概略平面図である。図４Ｂは、溝形成工程後のウェハの要部説明図である。
【図５】図５は、実施形態の紫外線発光素子の製造方法における薬液処理工程の模式的な説明図である。
【図６】図６は、実施形態の紫外線発光素子の製造方法により製造される紫外線発光素子の概略断面図である。
【図７】図７は、サファイアウェハの切り込み深さとウェハの反り量との関係説明図である。
【図８】図８Ａは、ウェハの反り量の測定方法の説明図である。図８Ｂは、ウェハの反り量の測定方法の別の説明図である。
【図９】図９は、ウェハの厚さに対する溝の深さの割合とウェハの反り量との関係説明図である。
【図１０】図１０は、実施形態における紫外線発光素子の鳥瞰ＳＥＭ像である。
【図１１】図１１は、実施形態の紫外線発光素子の製造方法により製造される紫外線発光素子の別の概略断面図である。
【図１２】図１２は、実施形態の紫外線発光素子の製造方法の説明図である。
【図１３】図１３は、実施形態の紫外線発光素子の製造方法の説明図である。
【図１４】図１４は、実施形態の紫外線発光素子の製造方法の説明図である。
【図１５】図１５Ａは、比較例の紫外線発光素子の鳥瞰ＳＥＭ像である。図１５Ｂは、図１５Ａの要部を拡大した鳥瞰ＳＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態で記載する材料、数値等は、好ましい例を挙げているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。
【００１３】
以下では、本実施形態の紫外線発光素子Ｂ１の製造方法について図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、２、３、４Ａ、４Ｂ、５〜７、８Ａ、８Ｂ、９〜１４に基づいて説明する。
【００１４】
本実施形態の紫外線発光素子Ｂ１の製造方法は、サファイアウェハ１０の第１面１０ａ上に多層構造の窒化物半導体層２０を積層したウェハ３０から個々の紫外線発光素子Ｂ１に分割する紫外線発光素子Ｂ１の製造方法である。紫外線発光素子Ｂ１の製造方法は、ウェハ３０の窒化物半導体層２０側からウェハ３０にレーザ光を照射することによりサファイアウェハ１０の厚さ方向の途中まで到達する溝３１を形成する溝形成工程を含む。また、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法は、溝形成工程の後にウェハ３０の厚さを薄くするようにウェハ３０をサファイアウェハ１０の第２面１０ｂ側から研磨する研磨工程と、研磨工程の後に溝３１に沿ってウェハ３０を分割する分割工程と、を含む。更に、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法は、溝形成工程と研磨工程との間に、ウェハ３０の窒化物半導体層２０側のデブリ２４（図３参照）を粘着テープ４０によって除去するデブリ除去工程を備える。ウェハ３０の窒化物半導体層２０側のデブリ２４は、絶縁膜９の表面からサファイアウェハ１０の厚さ方向の途中で溝３１よりも浅い位置まで形成されている。
【００１５】
紫外線発光素子Ｂ１の製造方法においては、ウェハ３０の窒化物半導体層２０側からウェハ３０にレーザ光を照射することによりサファイアウェハ１０の厚さ方向の途中まで到達する溝３１を形成する。その後、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、ウェハ３０の厚さを薄くするようにウェハ３０をサファイアウェハ１０の第２面１０ｂ側から研磨し、その後に溝３１に沿ってウェハ３０を分割する。これにより、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法においては、レーザ光の照射中あるいは研磨中にウェハ３０が割れてしまうのを抑制することが可能となり、量産性及び製造歩留りの向上を図ることが可能になる。また、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法においては、溝形成工程と研磨工程との間に、ウェハ３０の窒化物半導体層２０側のデブリ２４を粘着テープ４０によって除去するデブリ除去工程を備える。これにより、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、デブリ２４の脱離等に起因した製造歩留りの低下を抑制することが可能となり、製造歩留りの向上を図ることが可能になる。
【００１６】
紫外線発光素子Ｂ１の製造方法においては、デブリ除去工程と研磨工程との間に、ウェハ３０の残留付着物を所定の薬液によって除去する薬液処理工程を更に備えるのが好ましい。
【００１７】
以下では、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法をより詳細に説明する前に、まず、紫外線発光素子Ｂ１の各構成要素について図６に基づいて説明する。
【００１８】
紫外線発光素子Ｂ１は、サファイア基板１と、第１バッファ層２と、第２バッファ層３と、ｎ形窒化物半導体層４と、発光層５と、電子ブロック層６と、ｐ形窒化物半導体層７と、ｐ形コンタクト層８と、を備えている。また、紫外線発光素子Ｂ１は、第１電極（ｎ電極）１４と、第２電極（ｐ電極）１７と、第１パッド電極１５と、第２パッド電極１８と、を備える。紫外線発光素子Ｂ１は、メサ構造２２を有している。メサ構造２２は、第１バッファ層２と、第２バッファ層３と、ｎ形窒化物半導体層４と、発光層５と、電子ブロック層６と、ｐ形窒化物半導体層７と、ｐ形コンタクト層８と、を備える多層構造体をパターニングすることにより形成されている。詳細には、メサ構造２２は、多層構造体の一部を多層構造体の表面側からｎ形窒化物半導体層４の途中までエッチングすることで形成されている。紫外線発光素子Ｂ１は、ｎ形窒化物半導体層４の表面４ａ上に第１電極１４が形成されている。また、紫外線発光素子Ｂ１は、メサ構造２２の上面２２ａの一部とメサ構造２２の側面２２ｂとｎ形窒化物半導体層４の表面４ａの一部とに跨って絶縁膜９が形成されている。絶縁膜９の材料は、電気絶縁材料である。絶縁膜９の材料としては、例えば、ＳｉＯ2等を採用することができる。
【００１９】
紫外線発光素子Ｂ１は、２１０ｎｍ〜２８０ｎｍの紫外波長域に発光波長（発光ピーク波長）を有する紫外線発光ダイオードであるのが好ましい。これにより、紫外線発光素子Ｂ１は、例えば、高効率白色照明、殺菌、医療、環境汚染物質を高速で処理する用途等の分野で、利用することができる。紫外線発光素子Ｂ１は、ＵＶ−Ｃの波長域に発光波長を有するのが好ましい。ＵＶ−Ｃの波長域は、例えば国際照明委員会（ＣＩＥ）における紫外線の波長による分類によれば、１００ｎｍ〜２８０ｎｍである。
【００２０】
サファイア基板１は、例えば、第１面１ａが、（０００１）面のサファイア基板が好ましい。つまり、サファイア基板１は、ｃ面サファイア基板（α−Ａｌ2Ｏ3基板）が好ましい。また、サファイア基板１は、（０００１）面からのオフ角が、０〜０．４°であるのが好ましい。紫外線発光素子Ｂ１は、第１バッファ層２、第２バッファ層３、ｎ形窒化物半導体層４、発光層５、電子ブロック層６、ｐ形窒化物半導体層７及びｐ形コンタクト層８が、サファイア基板１の第１面１ａ側に形成される。紫外線発光素子Ｂ１は、サファイア基板１の第２面１ｂが光取り出し面を構成している。
【００２１】
第１バッファ層２は、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）層により構成されている。第１バッファ層２は、ＡｌＮ層により構成されているのが好ましい。
【００２２】
第１バッファ層２は、貫通転位を減少させることを目的として設けた層である。第１バッファ層２は、厚さが薄すぎると貫通転位の減少が不十分となりやすく、厚さが厚すぎると格子不整合に起因したクラックが発生したり、ウェハ３０の反りが大きくなり過ぎる懸念がある。第１バッファ層２の厚さは、一例として４μｍに設定してある。第１バッファ層２の厚さは、例えば、５００ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲で設定するのが好ましく、１μｍ〜５μｍの範囲で設定するのが、より好ましい。
【００２３】
第２バッファ層３は、発光層５の貫通転位を低減し且つ発光層５の残留歪を低減するために設けた層である。第２バッファ層３は、ＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ＜１、ｙ＜ｘ）層により構成されている。第２バッファ層３を構成するＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ＜１、ｙ＜ｘ）層の組成比は、発光層５で発光する紫外線を効率良く放出できるように設定するのが好ましい。第２バッファ層３の厚さは、一例として０．５μｍに設定してある。
【００２４】
ｎ形窒化物半導体層４は、発光層５へ電子を輸送するための層である。ｎ形窒化物半導体層４は、ｎ形ＡｌzＧａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）層により構成してある。ｎ形窒化物半導体層４を構成するｎ形ＡｌzＧａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）層の組成比は、発光層５で発光する紫外光を効率良く放出できるように設定するのが好ましい。発光層５がＡｌＧａＮ系の量子井戸構造を有し、井戸層のＡｌの組成比が０．５、障壁層のＡｌの組成比が０．６５の場合、ｎ形ＡｌzＧａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）のＡｌの組成比ｚは、障壁層のＡｌの組成比と同じ０．６５に設定するのが好ましい。すなわち、発光層５の井戸層がＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ層により構成され、障壁層がＡｌ0.65Ｇａ0.35Ｎ層により構成される場合、ｎ形窒化物半導体層４は、例えば、ｎ形Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ｎ層により構成することができる。ｎ形窒化物半導体層４の厚さは、一例として２μｍに設定してある。なお、ｎ形窒化物半導体層４のドナー不純物としては、例えば、Ｓｉが好ましい。また、ｎ形窒化物半導体層４の電子濃度は、例えば、１×１０18〜１×１０19ｃｍ-3程度の範囲で設定すればよい。
【００２５】
発光層５は、注入された２種類のキャリア（電子、正孔）の再結合により紫外線を放射する層である。発光層５は、量子井戸構造を有しているのが好ましい。発光層５は、量子井戸構造の井戸層が、ＡｌbＧａ1-bＮ（０＜ｂ≦１）層により構成されているのが好ましい。ＡｌbＧａ1-bＮ（０＜ｂ≦１）層からなる井戸層を備えた発光層５は、井戸層のＡｌの組成比ｂを変化させることにより、発光波長を２１０ｎｍ〜３６０ｎｍの範囲で任意の発光波長に設定することが可能である。例えば、所望の発光波長が２６５ｎｍ付近である場合には、Ａｌの組成比ｂを０．５０に設定すればよい。発光層５は、量子井戸構造の井戸層が、ＩｎＡｌＧａＮ層により構成されていてもよい。
【００２６】
量子井戸構造は、多重量子井戸構造としてあるが、これに限らず、単一量子井戸構造でもよい。
【００２７】
紫外線発光素子Ｂ１では、一例として、井戸層の厚さを２ｎｍに設定し、障壁層の厚さを１０ｎｍに設定してある。井戸層の厚さは、１ｎｍ〜５ｎｍ程度が好ましく、１．３ｎｍ〜３ｎｍ程度が、より好ましい。また、障壁層の厚さは、例えば、５ｎｍ〜１５ｎｍ程度の範囲で設定することが好ましい。発光層５は、井戸層の厚さが厚すぎると、井戸層に注入された電子及び正孔が、量子井戸構造における格子不整合に起因するピエゾ電界に起因して、空間的に分離し、発光効率が低下してしまうと推考される。また、発光層５は、井戸層の厚さが薄すぎる場合、キャリアの閉じ込め効果が低下し、発光効率が低下してしまうと推考される。
【００２８】
紫外線発光素子Ｂ１は、発光層５が量子井戸構造を有した構成に限らず、例えば、発光層５がｎ形窒化物半導体層４とｐ形窒化物半導体層７とで挟まれたダブルヘテロ構造でもよい。
【００２９】
電子ブロック層６は、発光層５へ注入された電子のうち、発光層５中で正孔と再結合されなかった電子が、ｐ形窒化物半導体層７側へ漏れる（オーバーフローする）のを抑制するために、発光層５とｐ形窒化物半導体層７との間に好適に設けることができる。電子ブロック層６は、ｐ形ＡｌcＧａ1-cＮ（０＜ｃ＜１）層により構成してある。ｐ形ＡｌcＧａ1-cＮ（０＜ｃ＜１）層の組成比ｃは、電子ブロック層６のバンドギャップエネルギが、ｐ形窒化物半導体層７もしくは障壁層のバンドギャップエネルギよりも高くなるように設定することが好ましい。紫外線発光素子Ｂ１は、電子ブロック層６の厚さが薄すぎるとオーバーフローを抑制する効果が減少し、厚さが厚すぎると紫外線発光素子Ｂ１の抵抗が大きくなってしまうと推考される。電子ブロック層６の厚さについては、Ａｌの組成比ｃや正孔濃度等の値によって適した厚さが変化するので、一概には言えないが、１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲で設定することが好ましく、５ｎｍ〜２５ｎｍの範囲で設定することが、より好ましい。
【００３０】
ｐ形窒化物半導体層７は、発光層５へ正孔を輸送するための層である。ｐ形窒化物半導体層７は、ｐ形ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層により構成してあるのが好ましい。ｐ形ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層の組成比は、発光層５で発光する紫外線の吸収を抑制できるように設定するのが好ましい。例えば、発光層５における井戸層のＡｌの組成比ｂが０．５、障壁層のＡｌの組成比が０．６５の場合、ｐ形ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層のＡｌの組成比ｄは、例えば、障壁層のＡｌの組成比と同じ０．６５とすることができる。すなわち、発光層５の井戸層がＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ層からなる場合、ｐ形窒化物半導体層７は、例えば、ｐ形Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ｎ層により構成することができる。ｐ形窒化物半導体層７のアクセプタ不純物としては、例えば、Ｍｇが好ましい。
【００３１】
ｐ形窒化物半導体層７の正孔濃度は、より高い濃度のほうが好ましい。ｐ形窒化物半導体層７の厚さは、２００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下が、より好ましい。なお、紫外線発光素子Ｂ１では、一例として、ｐ形窒化物半導体層７の厚さを２０ｎｍに設定してある。
【００３２】
ｐ形コンタクト層８は、第２電極１７との接触抵抗を下げ、第２電極１７との良好なオーミック接触を得るために設けてある。ｐ形コンタクト層８は、ｐ形ＧａＮ層により構成してあるのが好ましい。ｐ形コンタクト層８を構成するｐ形ＧａＮ層の正孔濃度は、ｐ形窒化物半導体層７よりも高濃度とすることが好ましく、例えば、７×１０17ｃｍ-3程度とすることにより、第２電極１７との良好なオーミック接触を得ることが可能である。ただし、ｐ形ＧａＮ層の正孔濃度は、第２電極１７との良好なオーミック接触が得られる正孔濃度の範囲で適宜変更してもよい。ｐ形コンタクト層８の厚さは、一例として、１００ｎｍに設定してある。ｐ形ＧａＮ層の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲で設定すればよい。
【００３３】
ｎ電極である第１電極１４は、ｎ形窒化物半導体層４と電気的に接続されている。第１電極１４は、一例として、厚さが２０ｎｍのＴｉ膜と、厚さが１００ｎｍのＡｌ膜と、厚さが２０ｎｍのＴｉ膜と、厚さが２００ｎｍのＡｕ膜との積層膜をｎ形窒化物半導体層４の露出した表面４ａ上に積層し、アニール処理を行うことにより形成されている。また、紫外線発光素子Ｂ１は、第１電極１４上に、例えばＡｕ膜からなる第１パッド電極１５が好適に設けられている。第１パッド電極１５は、第１電極１４を覆うように形成してある。なお、第１パッド電極１５については、第１電極１４と別途に形成せずに、第１電極１４が第１パッド電極１５を兼ねるようにしてもよい。
【００３４】
ｐ電極である第２電極１７は、ｐ形コンタクト層８を介してｐ形窒化物半導体層７と電気的に接続されているのが好ましい。第２電極１７は、一例として、厚さが１５ｎｍのＮｉ膜と、厚さが１００ｎｍのＡｕ膜との積層膜をｐ形コンタクト層８上に積層し、アニール処理を行うことにより形成されている。また、紫外線発光素子Ｂ１は、第２電極１７上に、例えばＡｕ膜からなる第２パッド電極１８が好適に設けられている。
【００３５】
紫外線発光素子Ｂ１のチップサイズは、４００μｍ□（４００μｍ×４００μｍ）に設定してあるが、これに限らない。チップサイズは、例えば、２００μｍ□（２００μｍ×２００μｍ）〜１ｍｍ□（１ｍｍ×１ｍｍ）程度の範囲で適宜設定することができる。また、紫外線発光素子Ｂ１の平面形状は、正方形状に限らず、例えば、長方形状等でもよい。紫外線発光素子Ｂ１の平面形状が、長方形状の場合、紫外線発光素子Ｂ１のチップサイズは、例えば、５００μｍ×２４０μｍとすることができる。
【００３６】
本実施形態の紫外発光素子Ｂ１の製造方法については、以下に、より詳細に説明する。
【００３７】
（１）サファイアウェハ１０の準備
サファイアウェハ１０は、円板状のサファイア基板である。サファイアウェハ１０は、オリエンテーションフラットが形成されているのが好ましい。サファイアウェハ１０の厚さは、例えば、数１００μｍ〜数ｍｍであるのが好ましく、２００μｍ〜１ｍｍであるのがより好ましい。サファイアウェハ１０の直径は、例えば、５０．８ｍｍ〜１５０ｍｍであるのが好ましい。
【００３８】
サファイアウェハ１０は、例えば、日本電子工業振興協会（ＪＥＩＤＡ）や、ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）等の規格を満たすか準拠しているのが好ましい。サファイアウェハ１０に関しては、例えば、ＳＥＭＩ  Ｍ６５−０３０６で規格化されている化合物半導体エピタキシャルウェハに使用するサファイア基板の仕様を満たすか準じているのが好ましい。また、サファイアウェハ１０は、第１面１０ａとして、例えば、ｃ面、ｍ面、ａ面、Ｒ面等を採用することができ、ｃ面である（０００１）面が好ましい。また、サファイアウェハ１０の第１面１０ａは、（０００１）面からのオフ角が、０〜０．４°であるのが好ましい。
【００３９】
（２）サファイアウェハ１０の第１面１０ａ上に窒化物半導体層２０を積層する工程
窒化物半導体層２０は、第１バッファ層２、第２バッファ層３、ｎ形窒化物半導体層４、発光層５、電子ブロック層６、ｐ形窒化物半導体層７及びｐ形コンタクト層８が積層されている。要するに、窒化物半導体層２０は、多層構造のエピタキシャル層である。窒化物半導体層２０は、第１バッファ層２、ｎ形窒化物半導体層４、発光層５及びｐ形窒化物半導体層７を備えているのが好ましい。第２バッファ層３、電子ブロック層６及びｐ形コンタクト層８については、適宜設ければよい。
【００４０】
この工程では、窒化物半導体層２０のエピタキシャル成長法として、ＭＯＶＰＥ法を採用している。この工程では、ＭＯＶＰＥ法として、減圧ＭＯＶＰＥ法を採用するのが好ましい。
【００４１】
Ａｌの原料ガスとしては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を採用するのが好ましい。また、Ｇａの原料ガスとしては、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を採用するのが好ましい。Ｎの原料ガスとしては、ＮＨ3を採用するのが好ましい。ｎ形導電性を付与する不純物であるＳｉの原料ガスとしては、テトラエチルシラン（ＴＥＳｉ）を採用するのが好ましい。ｐ形導電性に寄与する不純物であるＭｇの原料ガスとしては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を採用するのが好ましい。各原料ガスそれぞれのキャリアガスとしては、例えば、Ｈ2ガスを採用することが好ましい。
【００４２】
各原料ガスは、上述の例に限らず、例えば、Ｇａの原料ガスとしてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、Ｎの原料ガスとしてヒドラジン誘導体、Ｓｉの原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）を用いてもよい。
【００４３】
窒化物半導体層２０の成長条件は、基板温度、Ｖ／III比、各原料ガスの供給量、成長圧力等を適宜設定すればよい。
【００４４】
窒化物半導体層２０のエピタキシャル成長法は、ＭＯＶＰＥ法に限らず、例えば、ＭＢＥ法等でもよい。
【００４５】
（３）ｐ形不純物を活性化するためのアニールを行う工程
この工程は、電子ブロック層６、ｐ形窒化物半導体層７及びｐ形コンタクト層８のｐ形不純物を活性化する工程である。アニール条件は、一例として、アニール装置としてランプアニール装置を用い、アニール温度を７５０℃、アニール時間を１０分に設定してある。アニール装置は、ランプアニール装置に限らず、例えば、電気炉アニール装置等を採用することができる。
【００４６】
（４）メサ構造２２を形成する工程
この工程では、窒化物半導体層２０においてメサ構造２２の上面２２ａに対応する領域上に、フォトリソグラフィ技術を利用して、第１のレジスト層を形成する。そして、この工程では、第１のレジスト層をマスクとして、窒化物半導体層２０を表面側からｎ形窒化物半導体層４の途中までエッチングすることによって、メサ構造２２を形成する。更に、この工程では、第１のレジスト層を除去する。窒化物半導体層２０のエッチングは、例えば、反応性イオンエッチング装置によるドライエッチングが好ましい。
【００４７】
（５）絶縁膜９を形成する工程
この工程では、サファイアウェハ１０の第１面１０ａ側の全面に絶縁膜９の基礎となるＳｉＯ2膜を例えばＰＥＣＶＤ（plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition）法により形成する。そして、この工程では、ＳｉＯ2膜のうち窒化物半導体層２０における第１電極１４及び第２電極１７それぞれの形成予定領域に重なっている部位が開口されるように、ＳｉＯ2膜をパターニングすることで、パターニングされた絶縁膜９を形成する。ＳｉＯ2膜のパターニングは、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して行う。なお、ＳｉＯ2膜の形成方法は、ＰＥＣＶＤ法に限らず、例えば、他のＣＶＤ法等でもよい。
【００４８】
（６）第１電極１４を形成する工程
この工程では、まず、サファイアウェハ１０の第１面１０ａ側に、第１電極１４の形成予定領域のみ（つまり、ｎ形窒化物半導体層４のうち厚さが薄くなった部位の表面４ａの一部）が露出するようにパターニングされた第２のレジスト層を形成する。そして、この工程では、例えば、厚さが２０ｎｍのＴｉ膜と厚さが１００ｎｍのＡｌ膜と厚さが２０ｎｍのＴｉ膜と厚さが２００ｎｍのＡｕ膜との積層膜を電子ビーム蒸着法により形成する。そして、この工程では、リフトオフを行うことにより、第２のレジスト層及び第２のレジスト層上の不要膜を除去する。更に、この工程では、第１電極１４とｎ形窒化物半導体層４との接触がオーミック接触となるように、Ｎ2ガス雰囲気中でＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）処理を行う。ＲＴＡ処理の条件は、例えば、アニール温度を８００℃、アニール時間を１分とすればよい。
【００４９】
（７）第２電極１７を形成する工程
この工程では、サファイアウェハ１０の第１面１０ａ側における第２電極１７の形成予定領域のみ（ここでは、ｐ形コンタクト層８の表面の一部）が露出するようにパターニングされた第３のレジスト層を形成する。そして、この工程では、例えば、厚さが１５ｎｍのＮｉ膜と厚さが１００ｎｍのＡｕ膜を電子ビーム蒸着法により成膜し、リフトオフを行うことにより、第３のレジスト層及び第３のレジスト層上の不要膜を除去する。更に、この工程では、第２電極１７とｐ形コンタクト層８との接触がオーミック接触となるように、Ｎ2ガス雰囲気中でＲＴＡ処理を行う。ＲＴＡ処理の条件は、例えば、アニール温度を４００℃、アニール時間を１５分とすればよい。
【００５０】
（８）第１パッド電極１５及び第２パッド電極１８を形成する工程
この工程では、フォトリソグラフィ技術及び薄膜形成技術を利用して第１パッド電極１５及び第２パッド電極１８を形成する。薄膜形成技術としては、例えば、電子ビーム蒸着法等を採用することができる。
【００５１】
この工程が終了することにより、紫外線発光素子Ｂ１と同様の構造体が複数形成されたウェハ３０が完成する。要するに、上述の（１）〜（８）の工程を順次行うことにより、紫外線発光素子Ｂ１と同様の構造体が複数形成されたウェハ３０（図１Ａ及び図２参照）が完成する。なお、図１Ａでは、図６中の第１電極１４、第２電極１７、第１パッド電極１５、第２パッド電極１８及び絶縁膜９等の図示を省略してある。
【００５２】
ウェハ３０は、サファイアウェハ１０の第１面１０ａ側が伸び、サファイアウェハ１０の第２面１０ｂ側が縮んで、反っている。これは、サファイアウェハ１０と、サファイアウェハ１０の第１面１０ａ上に積層された窒化物半導体層２０と、の格子定数差、線膨張係数差等が主な要因であると推考される。ウェハ３０は、窒化物半導体層２０における第１バッファ層２を構成するＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）層のＡｌの組成比ｘが大きくなるほど反り量Ｗ（図８Ａ参照）が大きくなり、第１バッファ層２がＡｌＮ層の場合に、反り量Ｗが最大となる傾向にある。その一方で、紫外線発光素子Ｂ１では、ＵＶ−Ｃの波長域に発光波長を有するように構成する場合、第１バッファ層２を、ＡｌＮ層により構成するのが好ましい。
【００５３】
（９）ウェハ３０に溝３１を形成する工程（溝形成工程）
溝形成工程は、ウェハ３０の窒化物半導体層２０側からサファイアウェハ１０の厚さ方向の途中まで到達する溝３１を形成する工程である。紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、溝形成工程を行うことにより、図１Ｂ及び図３に示すような構造が得られる。なお、図１Ｂでは、図６中の第１電極１４、第２電極１７、第１パッド電極１５、第２パッド電極１８及び絶縁膜９等の図示を省略してある。
【００５４】
溝形成工程では、ウェハ３０に対して、図４Ｂに示すように、格子状の溝３１を形成するのが好ましい。格子状の溝３１は、サファイアウェハ１０のオリエンテーションフラットＯＦ（図４Ａ参照）に平行な直線状に形成される第１溝３１ｂの群と、第１溝３１ｂの群に直交する直線状に形成される第２溝３１ａの群と、で構成することができる。第１溝３１ｂの幅Ｌ２ｂ及び第２溝３１ａの幅Ｌ２ａは、１０μｍに設定してあるが、これに限らず、例えば、２μｍ〜５０μｍ程度の範囲で設定すればよい。第１溝３１ｂの幅Ｌ２ｂと第２溝３１ａの幅Ｌ２ａとは、同じ値に設定されているのが好ましい。また、隣り合う第１溝３１ｂ間の距離Ｌ１ｂ及び隣り合う第２溝３１ａ間の距離Ｌ１ａは、紫外線発光素子Ｂ１のチップサイズにより決めればよい。したがって、例えば、チップサイズが４００μｍ□の場合、距離Ｌ１ｂ及びＬ１ａは、４００μｍに設定すればよい。
【００５５】
溝形成工程では、溝３１の、サファイアウェハ１０の第１面１０ａからの深さＤ１（図３参照）を、所定厚さｔ１１（図３参照）よりも小さく設定する。所定厚さｔ１１は、紫外線発光素子Ｂ１におけるサファイア基板１の設計厚さｔ１（図６参照）である。
【００５６】
溝形成工程は、ウェハ３０にレーザ光を照射することにより溝３１を形成する。これにより、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、ダイヤモンドカッタやブレードを利用して溝３１を形成する場合に比べて、プロセス時間を短縮することが可能となり、量産性を向上させることが可能となる。
【００５７】
溝形成工程では、レーザ加工機を用いたアブレーション加工により溝３１を形成することが好ましい。これにより、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、溝形成工程で溝３１を形成するときに、ウェハ３０のうち紫外線発光素子Ｂ１になる部分に、熱ダメージ層、改質層、マイクロクラック等が形成されるのを抑制することが可能となる。アブレーション加工とは、アブレーションが起こるような照射条件でのレーザ加工を意味する。溝３１をアブレーション加工により形成する場合には、窒化物半導体層２０の表面側の全面にレジスト層１９（図２参照）を形成してから、アブレーション加工を行う。溝形成工程では、アブレーション加工を行った後、溝３１の内側面に付着しているデブリ（図示せず）を塩酸で除去してから、純水による水洗を行い、その後、レジスト層１９及びレジスト層１９に付着しているデブリ（図示せず）を、薬液を用いたウェット処理により除去し、その後、ウェハ３０を乾燥させる。ウェット処理では、例えば、レジスト剥離用の薬液を採用することができる。より詳細には、レジスト剥離用の薬液としては、例えば、東京応化株式会社製のクリーンストリップＨＰ−２（商品名）等を採用することができる。ウェット処理では、レジスト剥離用の薬液の入った第１処理槽にウェハ３０を浸漬する第１処理と、アセトンの入った第２処理槽にウェハ３０を浸漬する第２処理と、を順次行うのが好ましい。デブリとは、レーザ光を照射したときに生成される溶融物等がレジスト層１９や溝３１の内側面に付着した残留物である。
【００５８】
レーザ加工機は、例えば、レーザと、レーザからのレーザ光を集光するレンズ等の光学系と、ウェハ３０が載置され３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向）に移動可能なステージと、ウェハ３０を撮像する撮像装置と、制御装置と、を備えているのが好ましい。制御装置は、撮像装置によりウェハ３０を撮像することで得られた画像に基づいて、レーザ、光学系及びステージ等を制御するように構成されているのが好ましい。制御装置は、例えば、適宜のプログラムが搭載されたマイクロコンピュータ等により構成することができる。
【００５９】
レーザとしては、例えば、ＴＨＧ−ＹＡＧレーザを採用しているが、これに限らない。レーザとしては、例えば、ＳＨＧ−ＹＡＧレーザ、ＦＨＧ−ＹＡＧレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、ＣＯ2レーザ等を用いてもよい。
【００６０】
（１０）ウェハ３０の窒化物半導体層２０側のデブリ２４（図３参照）を粘着テープ４０によって除去する工程（デブリ除去工程）
ウェハ３０の窒化物半導体層２０側のデブリ２４とは、レーザ光をウェハ３０に照射したときにレジスト層１９の直下で紫外線発光素子Ｂ１の表面側に付着した残留物のうち、上述の溝形成工程でのウェット処理で除去できずに残留している残留物である。デブリ２４は、絶縁膜９、窒化物半導体層２０、サファイアウェハ１０それぞれの成分を含んでいると推測される。
【００６１】
粘着テープ４０は、支持体４１の片面に粘着剤層４２が積層されたテープである。支持体４１は、例えば、ポリ塩化ビニル系フィルムである。粘着剤層４２は、例えば、アクリル系粘着剤等の感圧性粘着剤により形成されている。感圧性粘着剤としては、アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましい。粘着剤層４２は、紫外線硬化型粘着剤により形成してもよい。紫外線硬化型粘着剤は、紫外線の照射により架橋度を増大させて粘着力を容易に低下させることができる。
【００６２】
粘着テープ４０としては、例えば、日東電工株式会社製のＳＰＶ−２２４（商品名）等を用いることができる。粘着テープは、粘着シートと同じ意味である。粘着シートは、支持体の片面に粘着剤層を積層したシートを意味する。また、粘着テープ４０は、デブリ２４がウェハ３０に付着している力よりも強い粘着力を有していればよく、表面保護テープ、表面保護シート等を採用することもできる。粘着テープ４０のサイズは、ウェハ３０のサイズよりも大きいのが好ましい。
【００６３】
デブリ除去工程では、粘着テープ４０をウェハ３０の窒化物半導体層２０側に貼り付けてから、粘着テープ４０を引き剥がすことにより、デブリ２４を除去する。
【００６４】
紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、デブリ２４を除去することにより、紫外線発光素子Ｂ１においてデブリ２４に起因して製造歩留りが低下するのを抑制するのが可能となり、製造歩留りの向上を図ることが可能となる。
【００６５】
（１１）ウェハ３０の残留付着物を所定の薬液５１によって除去する工程（薬液処理工程）
ウェハ３０の残留付着物とは、粘着剤層４２の一部が残留して残っている付着物である。所定の薬液５１としては、例えば、樹脂除去用の薬液を採用することができる。より詳細には、所定の薬液５１としては、例えば、東京応化株式会社製のクリーンストリップＨＰ−２（商品名）等を採用することができる。
【００６６】
薬液処理工程では、図５に示すように、薬液５１を入れた処理槽５０内に、ウェハ３０をセットしたカセット５２を浸漬する。薬液処理工程では、処理槽５０内に適宜の撹拌装置を配置して、薬液５１を撹拌するようにしてもよい。薬液処理工程では、ウェハ３０を薬液５１に浸漬した後、ウェハ３０を純水等で洗浄してから、乾燥させればよい。
【００６７】
（１２）ウェハ３０を研磨する工程（研磨工程）
研磨工程は、溝形成工程の後にウェハ３０の厚さを薄くするようにウェハ３０をサファイアウェハ１０の第２面１０ｂ側から研磨する工程である。紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、研磨工程を行うことにより、図１Ｄに示すような構造が得られる。なお、図１Ｄでは、図６中の第１電極１４、第２電極１７、第１パッド電極１５、第２パッド電極１８及び絶縁膜９等の図示を省略してある。
【００６８】
研磨工程では、ウェハ３０の厚さを薄くするにあたり、サファイアウェハ１０を所定厚さｔ１１（以下、「第１所定厚さｔ１１」ともいう）とするようにウェハ３０をサファイアウェハ１０の第２面１０ｂ側から研磨する。第２工程では、ウェハ３０の厚さが第２所定厚さｔ３０（図６参照）となるようにウェハ３０をサファイアウェハ１０の第２面１０ｂ側から研磨する。第２所定厚さｔ３０は、サファイア基板１の設計厚さｔ１と、窒化物半導体層２０の設計厚さｔ２０と、第２電極１７の設計厚さと、第２パッド電極１８の設計厚さとを合わせた厚さである。第２所定厚さｔ３０は、サファイア基板１の設計厚さｔ１と、窒化物半導体層２０の設計厚さｔ２０とを合わせた厚さとみなすこともできる。
【００６９】
ウェハ３０の研磨工程では、サファイアウェハ１０の第２面１０ｂの研削工程、ラッピング工程を順次行うようにしている。
【００７０】
研削工程では、平行な２枚の平盤の間にウェハ３０を配置する際に、サファイアウェハ１０の第２面１０ｂと一方の平盤との間に砥石を配置するとともに、ウェハ３０と他方の平盤との間にセラミックプレートを配置する。そして、サファイアウェハ１０の研削では、ウェハ３０を加圧しながら２枚の平盤を逆向きに回転させることでサファイアウェハ１０の第２面１０ｂ側を研削する。研削工程では、ウェハ３０の厚さが、所定厚さｔ３０よりもラッピング工程で除去する厚さ分だけ厚くなるように研削する。
【００７１】
ラッピング工程は、研削によりサファイアウェハ１０の第２面１０ｂ側に生じた加工変質層を除去するために行う工程である。ラッピングでは、平行な２枚の平盤の間にウェハ３０を配置し、ウェハ３０を加圧しながら２枚の平盤を逆向きに回転させることでサファイアウェハ１０の第２面１０ｂ側の加工変質層を取り除く。ラッピング工程では、適宜の研磨液を利用する。
【００７２】
（１３）ウェハ３０を分割する工程（分割工程）
分割工程は、研磨工程の後に溝３１に沿ってウェハ３０を分割する工程である。つまり、分割工程は、ウェハ３０を個々の紫外線発光素子（チップ）Ｂ１に分割する工程である。紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、分割工程を行うことにより、１枚のウェハ３０から複数の紫外線発光素子Ｂ１（図１Ｅ及び図６参照）を得ることができる。
【００７３】
分割工程では、ブレーキング工程と、エキスパンド工程と、を行う。エキスパンド工程の後には、個々の紫外線発光素子Ｂ１を適宜のピックアップツール（pickup tool）等によりピックアップして、紫外線発光素子Ｂ１を例えばチップトレイ等に収納すればよい。
【００７４】
ブレーキング工程では、例えば、ブレードを利用してウェハ３０を個々の紫外線発光素子Ｂ１に分割する。ブレーキング工程では、ウェハ３０を２枚のウェハテープで厚さ方向の両側から挟んでいる。ウェハテープは、粘着性樹脂テープである。ウェハ３０を個々の紫外線発光素子Ｂ１に分割した後には、２枚のウェハテープのうちウェハ３０の窒化物半導体層２０側に配置していたウェハテープを取り外す。
【００７５】
エキスパンド工程では、各紫外線発光素子Ｂ１におけるサファイア基板１の第２面１ｂ側のウェハテープを、例えば、エキスパンド装置により引き伸ばすことによって、隣り合う紫外線発光素子Ｂ１間の間隔を広げる。
【００７６】
紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、分割工程を行うことにより、研磨工程後のサファイアウェハ１０の第１面１０ａの一部がサファイア基板１の第１面１ａを構成し、サファイアウェハ１０の第２面１０ｂの一部がサファイア基板１の第２面１ｂを構成する。なお、図１Ｅでは、図６中の第１電極１４、第２電極１７、第１パッド電極１５、第２パッド電極１８及び絶縁膜９等の図示を省略してある。
【００７７】
ところで、本願発明者らは、溝３１のサファイアウェハ１０における深さＤ１と第１工程前後それぞれのウェハ３０の反り量Ｗとの関係を調べるために、窒化物半導体層２０における第１バッファ層２の厚さを種々変化させたウェハ３０を作製した。そして、本願発明者らは、溝３１の形成前後それぞれでウェハ３０の反り量Ｗを測定した。図７は、それらの測定結果の一例であり、サファイアウェハ１０の切り込み深さ（深さＤ１）とウェハ３０の反り量との関係説明図である。図７の測定結果は、サファイアウェハ１０の直径が５０．８ｍｍ、厚さｔ１０が４２０μｍ、窒化物半導体層２０の設計厚さｔ２０が７μｍのウェハ３０の場合である。なお、窒化物半導体層２０の設計厚さｔ２０は、７μｍに限らず、例えば、５〜１２μｍ程度の範囲で設定することができる。
【００７８】
ウェハ３０の反り量Ｗの測定方法について、図８Ａ、８Ｂに基づいて説明する。反り量Ｗの測定に関しては、平坦な基準面ＢＰに対して吸着固定していない状態のウェハ３０の表面の５点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５それぞれについて、基準面ＢＰに直交する方向における基準面ＢＰからの変位量Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４及びＺ５を測定した。変位量Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４及びＺ５は、レーザ変位計により測定した。点Ｐ１は、ウェハ３０の中心である。点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５は、それぞれ、ウェハ３０の外周縁から５ｍｍの位置である。反り量Ｗは、
Ｗ＝Ｚ１−（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４＋Ｚ５）／４
の数式により求めた。
【００７９】
図７からは、溝３１を形成する前にウェハ３０の反り量Ｗが約１６０μｍもあるのに対し、深さＤ１が７０μｍの溝３１を形成することにより、ウェハ３０の反り量Ｗを約３４μｍまで低減できることが分かる。また、図７からは、深さＤ１を大きくすることにより、反り量Ｗを低減できることが分かる。
【００８０】
以上説明したように、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法は、ウェハ３０の窒化物半導体層２０側からウェハ３０にレーザ光を照射することによりサファイアウェハ１０の厚さ方向の途中まで到達する溝３１を形成する溝形成工程を備える。更に、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法は、第１工程の後にウェハ３０の厚さを薄くするようにウェハ３０をサファイアウェハ１０の第２面１０ｂ側から研磨する研磨工程と、研磨工程の後に溝３１に沿ってウェハ３０を分割する分割工程と、を備える。この紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、ウェハ３０を研磨する前にウェハ３０の反り量Ｗを低減することが可能となり、製造途中でウェハ３０が割れてしまうのを抑制することが可能となる。これにより、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、量産性及び製造歩留りを向上させることが可能となる。よって、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、低コスト化を図ることが可能となる。また、紫外線発光素子Ｂ１では、チッピングやクラックの発生も抑制することが可能となる。
【００８１】
ところで、上述の紫外線発光素子Ｂ１の製造方法において、研磨工程では、ウェハ３０を予め設定された規定厚さとするようにサファイアウェハ１０を研磨する。また、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法において、溝形成工程では、溝形成工程で形成する溝３１の深さが、規定厚さの４０％以上８０％未満の範囲内の規定値に予め設定されているのが好ましい。これにより、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、量産性及び製造歩留りを、より向上させることが可能となる。規定厚さは、上述の第２所定厚さｔ３０（図６参照）である。
【００８２】
図９は、ウェハ３０の厚さに対する溝３１の深さの割合とウェハ３０の反り量Ｗとの関係を示す。ここで、図９におけるウェハ３０の厚さは、研磨後のウェハ３０の厚さであり、１５０μｍである。また、ウェハ３０の厚さに対する溝３１の深さの割合とは、｛〔溝３１の深さ〕／〔ウェハ３０の厚さ〕｝×１００（％）の数式で求められる値である。
【００８３】
図９からは、ウェハ３０の厚さに対する溝３１の深さの割合が大きくなるにつれて、ウェハ３０の反り量Ｗが小さくなることが分かる。しかしながら、ウェハ３０の厚さに対する溝３１の深さの割合が８０％以上になると、ウェハ３０において溝３１が形成されている部位の厚さが薄くなり過ぎて、研磨工程でのウェハ３０の研磨時にウェハ３０が割れる可能性が高くなってしまう。一方、ウェハ３０の厚さに対する溝３１の深さの割合が４０％未満になると、ウェハ３０の反り量Ｗが大き過ぎて、研磨工程でのウェハ３０の研磨時にウェハ３０が割れる可能性が高くなり、割れなかった場合でもブレーキング工程の歩留りが低下してしまう。
【００８４】
また、本願発明者らは、デブリ除去工程と薬液処理工程とを行わない比較例の製造方法についても研究開発を行った。比較例の製造方法により製造した紫外線発光素子Ｂ２（図１５Ａ、１５Ｂ参照）の基本構成は、紫外線発光素子Ｂ１と同じとした。そして、本願発明者らは、比較例の製造方法では、後工程での光学顕微鏡による紫外線発光素子Ｂ２の外観検査において、第１パッド電極１５や第２パッド電極１８に傷があることで不良品として排除する紫外線発光素子Ｂ２が比較的多く発生するという知見を得た。また、本願発明者らは、比較例の製造方法でチップ化した紫外線発光素子Ｂ２をＳＥＭにより観察したところ、例えば図１５Ａ及び１５Ｂに示す鳥瞰ＳＥＭ像から分かるように、脱離する可能性のあるデブリ２４が残留していることがあるという知見を得た。これは、溝形成工程の後に研磨工程を行うので、溝３１の深さＤ１を深くする必要があり、レジスト層１９の直下で絶縁膜９及び窒化物半導体層２０の一部がアブレーション加工されてしまうためであると推考される。そして、本願発明者らは、溝形成工程の後に研磨工程を行うようにした製造方法では、研磨工程、分割工程等においてデブリ２４が脱離して第１パッド電極１５や第２パッド電極１８に傷が発生してしまう可能性がある、と推考した。
【００８５】
これに対して、本実施形態の紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、溝形成工程と研磨工程との間に、ウェハ３０の窒化物半導体層２０側のデブリ２４を粘着テープ４０によって除去するデブリ除去工程を備える。これにより、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、デブリ２４の脱離等に起因した製造歩留りの低下を抑制することが可能となり、製造歩留りの向上を図ることが可能になる。図１０は、本実施形態の紫外線発光素子Ｂ１の製造方法でチップ化した紫外線発光素子Ｂ１の鳥瞰ＳＥＭ像である。
【００８６】
紫外線発光素子Ｂ１の製造方法においては、デブリ除去工程と研磨工程との間に、ウェハ３０の残留付着物を所定の薬液５１によって除去する薬液処理工程を更に備えるのが好ましい。これにより、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、製造歩留りの更なる向上を図ることが可能となる。また、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、上述の薬液処理工程を備えることにより、紫外線発光素子Ｂ１の第１パッド電極１５及び第２パッド電極１８それぞれの表面の樹脂等による汚染を抑制することが可能となる。
【００８７】
ところで、上述の紫外線発光素子Ｂ１の製造方法により製造される紫外線発光素子Ｂ１は、図１１に示すような構成を備えている。図１１では、図６における第１バッファ層２と第２バッファ層３との積層構造を１つのバッファ層２００として記載してある。また、図１１では、図６におけるｎ形窒化物半導体層４を第１導電形窒化物半導体層２０１として記載してある。また、図１１では、図６における電子ブロック層６とｐ形窒化物半導体層７とｐ形コンタクト層８との積層構造を第２導電形窒化物半導体層２０２として記載してある。
【００８８】
紫外線発光素子Ｂ１は、サファイア基板１と、サファイア基板１の第１面１ａ上に形成された多層構造の窒化物半導体層２０と、を備える。窒化物半導体層２０は、サファイア基板１の第１面１ａに近い順に、第１導電形窒化物半導体層２０１、ＵＶ−Ｃの波長域に発光波長を有する発光層５、及び第２導電形窒化物半導体層２０２、を備える。発光層５及び第２導電形窒化物半導体層２０２は、平面視において、第１導電形窒化物半導体層２０１よりも小さい。これにより、第１導電形窒化物半導体層２０１は、露出した表面２０１ａを有する。紫外線発光素子Ｂ１は、第１導電形窒化物半導体層２０１の露出した表面２０１ａ上に形成された第１電極１４と、第２導電形窒化物半導体層２０２の表面２０２ａ上に形成された第２電極１７と、第１電極１４上に形成された第１パッド電極１５と、第２電極１７上に形成された第２パッド電極１８と、を更に備える。窒化物半導体層２０は、平面視において、サファイア基板１よりも小さい。サファイア基板１は、第１面１ａ側からの平面視において、サファイア基板１の外周部の表面１ｃが全周に亘って露出している。サファイア基板１は、平面視において露出している表面１ｃが、第２面１ｂを基準として第１面１ａよりも低い高さとなっている。これにより、紫外線発光素子Ｂ１は、製造歩留りの向上を図ることが可能となり、また、取り扱いが容易になる。
【００８９】
サファイア基板１の外周部の表面１ｃは、上述のデブリ２４（図３参照）がウェハ３０から除去されることにより露出した面である。サファイア基板１の外周部の表面１ｃは、サファイア基板１の第１面１ａと略平行な面である。より詳細には、紫外線発光素子Ｂ１は、サファイア基板１の外周部に第１面１ａ側及び側面側が開放された凹部１ｄが形成されており、凹部１ｄの内底面が、サファイア基板１の外周部の表面１ｃを構成している。本実施形態の紫外線発光素子Ｂ１では、サファイア基板１の厚さｔ１を１４０μｍ、紫外線発光素子Ｂ１の厚さｔ３０を１５０μｍとしてあり、凹部１ｄの幅ｗ１が１０μｍ、凹部１ｄの深さｔ５が、３μｍ程度である。紫外線発光素子Ｂ１の厚さとは、サファイア基板１の第２面１ｂから第２パッド電極１８の表面までの厚さを意味する。また、本実施形態の紫外線発光素子Ｂ１では、第２パッド電極１８の表面を含む平面からサファイア基板１の外周部の表面１ｃまでの距離ｔ４が１０μｍ程度である。また、本実施形態の紫外線発光素子Ｂ１では、絶縁膜９のうち第１導電形窒化物半導体層２０１の露出した表面２０１ａ上に形成された部分の表面を含む平面からサファイア基板１の外周部１ｃまでの距離ｔ６が９μｍ程度である。サファイア基板１の側面は、上述の溝３１（図３参照）の内側面に対応する面と、サファイア基板１の劈開面と、で構成されている。サファイア基板１の側面では、上述の溝３１の内側面に対応する面が、サファイア基板１の劈開面よりも粗面となっている。サファイア基板１の側面のうち劈開面により構成されている部位は、サファイア基板１の第２面１ｂを基準として略７５μｍの高さ位置までである。サファイア基板１は、外周部の表面１ｃと第２面１ｂとの間の厚さ（つまり、ｔ１−ｔ５）が、５０μｍ以上であるのが好ましい。凹部１ｄの深さｔ５は、溝３１の、サファイアウェハ１０の第１面１０ａからの深さＤ１（図３参照）よりも浅い。凹部１ｄの深さｔ５は、例えば、２〜５μｍ程度であるのが好ましい。凹部１ｄの幅ｗ１は、例えば、１０μｍ〜３０μｍ程度の範囲内であるのが好ましい。
【００９０】
紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、分割工程の後に、複数の紫外線発光素子Ｂ１から良品、不良品を選別するための検査工程を含むのが好ましい。検査工程での検査項目としては、例えば、光学的特性、電気的特性等が挙げられる。紫外線発光素子Ｂ１の光学的特性としては、例えば、光出力が挙げられる。紫外線発光素子Ｂ１の電気的特性としては、例えば、ＥＳＤ耐性、駆動電圧、逆バイアスリーク電流等が挙げられる。
【００９１】
紫外線発光素子Ｂ１の光出力は、例えば、積分球及び分光器を利用して測定することができる。より詳細には、紫外線発光素子Ｂ１の光出力を測定する場合には、例えば、図１２に示すようなコレット３００により、支持体３１０上の紫外線発光素子Ｂ１を吸着保持してからコレット３００を移動させ、図１３及び１４に示すように、サファイアプレート４１０上に紫外線発光素子Ｂ１を置く。図１４では、サファイアプレート４１０上に置かれただけで所定の位置からずれている紫外線発光素子Ｂ１を一点鎖線で示してある。そして、紫外線発光素子Ｂ１の光出力を測定する場合には、サファイアプレート４１０上の紫外線発光素子Ｂ１の位置を、紫外線発光素子Ｂ１を挟むことができるチャック４００により補正する。紫外線発光素子Ｂ１の位置を補正するとは、サファイアプレート４１０の表面に平行な面内での紫外線発光素子Ｂ１の姿勢を機械的に修正することを意味する。図１４では、所定の位置に補正された紫外線発光素子Ｂ１を実線で示してある。そして、紫外線発光素子Ｂ１の光出力を測定する場合には、第１のプローブ針５０１を第１パッド電極１５に接触させ、且つ、第２のプローブ針５０２を第２パッド電極１８に接触させる。そして、紫外線発光素子Ｂ１の光出力を測定する場合には、紫外線発光素子Ｂ１に２０ｍＡの定電流を３０ｍｓｅｃだけ流したときの光出力を積分球で集光して、光ファイバで取り出し、分光器で測定する。コレット３００は、コレット本体３０１に、紫外線発光素子Ｂ１を吸着するための吸気孔３０２が形成されている。コレット３００は、例えば、平コレットにより構成することができる。コレット本体３０１の材質は、例えば、ゴムであるのが好ましい。チャック４００の材質は、例えば、超硬合金であるのが好ましい。超硬合金としては、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）等を採用することができる。チャック４００の先端部の厚さｈ１は、サファイア基板１の厚さよりも小さいのが好ましく、例えば、７０μｍ程度であるのが好ましい。また、チャック４００の先端部とサファイアプレート４１０との距離ｈ２は、数１０μｍであるのが好ましい。
【００９２】
紫外線発光素子Ｂ１のＥＳＤ耐性の検査では、例えば、ＥＳＤサージに相当する高電圧パルスを第１パッド電極１５と第２パッド電極１８との間に印加したときの電流電圧波形に基づいてＥＳＤ破壊の有無を判断することができる。
【００９３】
紫外線発光素子Ｂ１の駆動電圧は、２０ｍＡの定電流を５ｍｓｅｃだけ流したときの順方向電圧降下（Ｖｆ）である。
【００９４】
紫外線発光素子Ｂ１は、上述のように、サファイア基板１の外周部の表面１ｃが全周に亘って露出し、平面視において露出している表面１ｃが、第２面１ｂを基準として第１面１ａよりも低い高さとなっている。これにより、紫外線発光素子Ｂ１の製造方法では、例えば、後工程における検査工程において、チャック４００等によって紫外線発光素子Ｂ１のサファイア基板１を挟んだときに、窒化物半導体層２０、絶縁膜９等にチャック４００が接触するのを抑制することが可能となる。よって、紫外線発光素子Ｂ１においては、製造歩留りの向上を図ることが可能となる。また、紫外線発光素子Ｂ１は、製造後の取扱いが容易になり、例えば、パッケージや基板等に実装する工程等での取り扱いが容易になる。
【００９５】
紫外線発光素子Ｂ１は、第１導電形窒化物半導体層２０１の導電形がｎ形であり、第２導電形窒化物半導体層２０２の導電形がｐ形であるが、これに限らず、第１導電形窒化物半導体層２０１の導電形がｐ形であり、第２導電形窒化物半導体層２０２の導電形がｎ形でもよい。また、第１導電形窒化物半導体層２０１及び第２導電形窒化物半導体層２０２それぞれの構成は、特に限定しない。
【００９６】
なお、紫外線発光素子Ｂ１は、紫外線発光ダイオードに限らず、紫外線レーザダイオードでもよい。
【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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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月23日(2015.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイアウェハの第１面上に多層構造の窒化物半導体層を積層したウェハから個々の紫外線発光素子に分割する紫外線発光素子の製造方法であって、
前記個々の紫外線発光素子がＵＶ−Ｃの波長域に発光波長を有する紫外線発光ダイオードであり、
前記ウェハの前記窒化物半導体層側から前記ウェハにレーザ光を照射することにより前記サファイアウェハの厚さ方向の途中まで到達する溝を形成する溝形成工程と、
前記溝形成工程の後に前記ウェハの厚さを薄くするように前記ウェハを前記サファイアウェハの第２面側から研磨する研磨工程と、
前記研磨工程の後に前記溝に沿って前記ウェハを分割する分割工程と、を含み、
前記溝形成工程と前記研磨工程との間に、前記ウェハの前記窒化物半導体層側のデブリを粘着テープによって除去するデブリ除去工程を備える、
ことを特徴とする紫外線発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記デブリ除去工程と前記研磨工程との間に、前記ウェハの残留付着物を所定の薬液によって除去する薬液処理工程を更に備える、
ことを特徴とする請求項１記載の紫外線発光素子の製造方法。
【請求項３】
サファイア基板と、前記サファイア基板の第１面上に形成された多層構造の窒化物半導体層と、を備え、
前記窒化物半導体層は、前記サファイア基板の前記第１面に近い順に、第１導電型窒化物半導体層、ＵＶ−Ｃの波長域に発光波長を有する発光層、及び第２導電型窒化物半導体層、を備え、
前記発光層及び前記第２導電型窒化物半導体層は、平面視において、前記第１導電型窒化物半導体層よりも小さく、
前記第１導電型窒化物半導体層の露出した表面上に形成された第１電極と、前記第２導電型窒化物半導体層の表面上に形成された第２電極と、第１電極上に形成された第１パッド電極と、第２電極上に形成された第２パッド電極と、を更に備え、
前記窒化物半導体層は、平面視において、前記サファイア基板よりも小さく、
前記サファイア基板は、前記第１面側からの平面視において、前記サファイア基板の外周部の表面が全周に亘って露出しており、
前記サファイア基板は、平面視において露出している前記表面が、前記サファイア基板の第２面を基準として前記第１面よりも低い高さとなっている、
ことを特徴とする紫外線発光素子。
【国際調査報告】
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