(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面上に窒化物半導体素子構造が形成されたウェハーをチップに分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、前記ウェハーを、補強板の主面上に、両面に接着性，貼着性，粘着性の少なくとも一つの性質を有し、かつエキスパンドが可能なシートを介して貼り付ける工程と、前記ウェハーをスクライブでチップに分割する工程と、前記シートを前記補強板から剥がす工程と、前記シートから前記チップを剥がす工程と、からなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法。
【請求項２】
前記ウェハーは予め５０〜２００μｍの厚さに調整されていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
【請求項３】
前記基板は主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
【請求項４】
前記基板がサファイアからなることを特徴とする請求項１〜３に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
【請求項５】
前記基板が六方晶のＳｉＣからなることを特徴とする請求項１〜３に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
【請求項６】
前記基板が六方晶の窒化物半導体からなることを特徴とする請求項１〜３に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
【請求項７】
前記基板が六方晶のＧａＮからなることを特徴とする請求項６に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
【請求項８】
前記基板が立方晶の半導体からなり、（１１１）面を主面とすることを特徴とする請求項１〜３に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
【請求項９】
前記スクライブ方向が前記基板の劈開方向に一致する第１の方向と、前記第１の方向に直交する第２の方向であることを特徴とする請求項１〜８に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化物半導体からなる半導体チップ及びその製造方法に係わり、特に発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子に利用される窒化物半導体チップ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子は、発光源となる半導体チップから構成されている。これら半導体チップの材料には、例えば赤色、黄色、緑色には、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＮ等が用いられ、青色には、ＡｌＧａＩｎＮ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅ等が用いられている。
【０００３】
このような半導体チップは、ダイサー（ダイシングソー）を用いて、ダイヤモンドのブレードによる回転運動により、半導体ウェハー上に溝をチップの形状に合わせて切り込んだのち、外力によってチップ状に切断、分離して得られる。また、ダイサーだけでなく、スクライバーを用いて、同様にダイヤモンド針の往復直線運動により、半導体ウェハー上に罫書線をチップの形状に合わせて引いた後、外力によってチップ状に切断、分離することでも得られる。
【０００４】
例えば、ＧａＡｓやＧａＰ等のように、閃亜鉛鉱構造の結晶からなる基板の（００１）面は、＜１１０＞方向に劈開性があるため、この方向にスクライブすることによって、正方形または長方形のチップに容易に分離することができると共にクラックや欠けのない奇麗なチップ断面を得ることができる。
【０００５】
ところが、ＡｌＧａＩｎＮ等の窒化物半導体の場合、基板として菱面体晶系のサファイア、六方晶系のＳｉＣやＧａＮが用いられており、それらの基板の硬度が非常に高いことに加え、基板の主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なるため、基板の劈開面だけを利用して、正方形または長方形のチップに分離することはできない。したがって、ウェハーに対して無理に劈開方向でない方向にダイシングやスクライブを行なっても、チップ分離を行う前にウェハーの割れや欠けが発生し、基板上に窒化物半導体を積層したウェハーをうまくチップ状に分離することは困難であった。
【０００６】
しかしながら、近年では、主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板でも、長方形または正方形のチップにうまく分離する工夫がなされるようになった。以下に、これらのチップ分離方法について３つの従来の技術を示す。
【０００７】
第一の従来の技術は、特開平５−３１５６４６号公報に開示されている。
【０００８】
これは、サファイア基板上の窒化物半導体ウェハーを切断する際に、窒化物半導体の上からダイサーにより、窒化物半導体の厚さよりも深く溝を切り込むダイシング工程と、サファイア基板の厚さを研磨により薄くする研磨工程と、ダイシング工程で形成された溝の上からスクライバーによりスクライブする工程と、スクライブラインに沿ってウェハーを押し割ることによりチップ状に分離するチップ分離工程、とからなる方法である。この方法によれば、ウェハーの切断面のクラックやチッピングの発生を防止し、窒化物半導体の結晶性を低下させずに、所望の形、サイズに切断できることが示されている。
【０００９】
第二の従来の技術は、特開平１０−１２５９５８号公報に開示されている。
【００１０】
これは、サファイア基板上の窒化物半導体ウェハーを切断する際に、窒化物半導体層側から第一の割り溝を線状に形成する工程と、ウェハーのサファイア基板側から第一の割り溝の線と合致する位置で、第一の割り溝の線幅よりも細い線幅で第二の割り溝を形成する工程と、前記第一の割り溝と第二の割り溝に沿ってウェハーをローラーで押さえることによりチップ状に分離するチップ分離工程、とからなる方法である。この方法では、劈開性を有していない基板でも、スクライブ、ダイシング、レーザ切断等の手法により、歩留りよく正確に切断することができ、生産性が向上することが示されている。
【００１１】
第三の従来の技術は、特開平１０−２５６１９３号公報に開示されている。
【００１２】
これは、第一の従来の技術と第二の従来の技術に示したサファイア基板だけでなく、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板等にも適用できる方法であり、硬度の高い基板を薄くする工程と、基板上に誘電体または他の非延性材料の被覆層を付着する工程と、基板上に罫書線を引く工程と、罫書線に沿って基板を破断する工程、とからなる方法である。この方法では、きれいな破断伝播を基板まで行うことができるため、基板を直接スクライブやダイシング等で割り溝を形成する場合に比較して、チップブレークに用いられる刃の寿命を延ばすことができると共に、割り溝幅を狭くできることが示されている。
【００１３】
このような方法により、硬度が高く、主面に直交する任意の二つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板を用いた窒化物半導体ウェハーでも、長方形または正方形にチップ化することができるようになった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような窒化物半導体ウェハーのチップ分離方法を用いた場合でも、以下のような問題が発生する。
【００１５】
第一の従来の技術や第二の従来の技術に開示された方法では、長方形や正方形のチップを得るために、ウェハーの窒化物半導体側および、または基板側に割り溝を形成している。
【００１６】
ところが、これらの方法を用いる場合、割り溝を形成するだけではチップ分離することができないため、ウェハーの上からローラーで押さえて割るか、あるいは割り溝の上からスクライブした後にチップブレーカー等で割る必要がある。
【００１７】
このように、上記の何れの方法を用いても、チップ分離の際にウェハーに外力が加わるため、チップの割れや欠けが発生し、チップの歩留りが低下すると共に、チップサイズを小さくすることが困難となる。
【００１８】
第三の従来の技術に開示された方法では、罫書線の破断伝播によるチップ化により、割り溝の幅の分だけ無駄が低減されるものの、罫書線に合わせて外力で押し割る際に罫書線上からずれて割れることが多く、チップの形状が不規則になるだけでなく、チップに割れや欠けが発生するため、第一および第二の従来の技術と同様にチップの歩留りが低下すると共に、チップサイズを小さくすることが困難となる。
【００１９】
また、第一から第三の従来の技術のチップ分離方法の場合、前述のように最終的にウェハーを外力によって割るには、チップ分離におけるチップ断面の割れや欠けを抑制するために、ウェハーを研磨して薄くすることが望ましいが、薄いウェハーはスクライブやダイシング時において基板の劈開方向への割れや欠けが発生し易くなるため、逆にチップの歩留りが低下する。
【００２０】
そこで、本発明は、チップ分離におけるチップの割れや欠けの発生を抑制しつつ、歩留り向上、チップ小型化が可能な窒化物半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、発明者は、窒化物半導体チップの製造方法において、ウェハーを補強板に貼り付けて強固に固定してスクライブすることにより、チップ分離におけるチップの割れや欠けを抑制できることを見出した。
【００２２】
すなわち、本発明は、基板１の主面上に窒化物半導体が積層されたウェハーをチップに分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、適度な厚さに調整されたウェハーを補強板の主面上に貼り付けた（固定した）状態で、ウェハーをスクライブのみでチップに分割し、最終的に補強板からチップを剥がすようにしたものであり、スクライブ後に従来の技術のようなチップ分離工程を有さない。
【００２３】
この方法では、六方晶系等のチップ分離しにくいウェハーでも、高い歩留りで正方形や長方形で、且つサイズの小さいチップに分割することができると共に、製造工程を簡素化することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本願第１の発明は、基板の主面上に窒化物半導体素子構造が形成されたウェハーをチップに分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、ウェハーを、補強板の主面上に接着剤，貼着剤，粘着剤のいずれか一つで貼り付ける工程と、前記ウェハーをスクライブでチップに分割する工程と、前記補強板から前記チップを剥がす工程とを有することを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、チップの割れや欠けを低減することができるため、高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望の形状にチップ分離することができるという作用を有する。
【００２５】
本願第２の発明は、基板の主面上に窒化物半導体素子構造が形成されたウェハーをチップに分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、ウェハーを、補強板の主面上に、両面に接着性，貼着性，粘着性の少なくとも一つの性質を有するシ−トを介して貼り付ける工程と、ウェハーをスクライブのみでチップに分割する工程と、シートからチップを剥がす工程と、からなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、チップの割れや欠けを低減することができるため、高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望の形状にチップ分離することができ、さらにはチップの洗浄工程が不要になるという作用を有する。
【００２６】
本願第３の発明は、ウェハーは予め５０〜２００μｍの厚さに調整されていることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、チップの割れや欠けをさらに低減することができるという作用を有する。
【００２７】
本願第４の発明は、ウェハーを補強板の主面上に貼り付ける工程において、ウェハーの窒化物半導体素子構造が形成された面を貼り付けることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、ウェハーのスクライブ時における窒化物半導体素子構造への物理的ダメージをなくし、窒化物半導体素子構造の結晶性劣化をなくすことができるという作用を有する。
【００２８】
本願第５の発明は、基板の主面上に窒化物半導体素子構造が形成されたウェハーをチップに分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、ウェハーの窒化物半導体素子構造が形成された側を、研磨用の治具に接着剤で貼り付ける工程と、ウェハーの基板側を研磨する工程と、ウェハーが治具に接着した状態で、ウェハーを、スクライブのみでチップに分割する工程と、治具からチップを剥がす工程と、からなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、ウェハーの研磨後に、研磨用の治具を補強板として利用することで、ウェハーを貼り替える作業を省略できるとともに、チップの割れや欠けを低減することができるため、高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望の形状にチップ分離することができるという作用を有する。
【００２９】
本願第６の発明は、研磨工程でウェハーを５０〜２００μｍの厚さに研磨することを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、チップの割れや欠けをさらに低減することができるという作用を有する。
【００３０】
本願第７の発明は、基板は主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、従来の技術ではチップ分離が困難であった基板を用いた場合においても、チップの割れや欠けを低減することができるため、高い歩留まりでチップ分離することができるという作用を有する。
【００３１】
本願第８の発明は、基板がサファイアからなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、サファイアからなる基板上に窒化物半導体素子構造を形成したウェハーのスクライブにおいて、チップの割れや欠けを低減することができるため、高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望の形状にチップ分離することができるという作用を有する。
【００３２】
本願第９の発明は、基板が六方晶のＳｉＣからなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、六方晶のＳｉＣからなる基板上に窒化物半導体素子構造を形成したウェハーのスクライブにおいて、チップの割れや欠けを低減することができるため、高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望の形状にチップ分離することができるという作用を有する。
【００３３】
本願第１０の発明は、基板が六方晶の窒化物半導体からなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、六方晶の窒化物半導体からなる基板上に窒化物半導体素子構造を形成したウェハーのスクライブにおいて、チップの割れや欠けを低減することができるため、高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望の形状にチップ分離することができるという作用を有する。
【００３４】
本願第１１の発明は、基板が六方晶のＧａＮからなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、六方晶のＧａＮからなる基板上に窒化物半導体素子構造を形成したウェハーのスクライブにおいて、チップの割れや欠けを低減することができるため、高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望の形状にチップ分離することができるという作用を有する。
【００３５】
本願第１２の発明は、基板が立方晶の半導体からなり、（１１１）面を主面とすることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、立方晶の半導体からなり、（１１１）面を主面とする基板上に窒化物半導体素子構造を形成したウェハーのスクライブにおいて、チップの割れや欠けを低減することができ、高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望の形状にチップ分離することができるという作用を有する。
【００３６】
本願第１３の発明は、スクライブ方向が、基板の劈開方向に一致する第１の方向と、第１の方向に直交する第２の方向であることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、ウェハーのスクライブ時におけるチップの割れや欠けをさらに低減することができるという作用を有する。
【００３７】
本願第１４の発明は、窒化物半導体チップの製造方法によって形成された窒化物半導体チップであり、スクライブにより形成された分割面の凹凸（粗さ）が、第１の方向のスクライブにより形成された分割面よりも第２の方向のスクライブにより形成された分割面の方が粗いことを特徴とする窒化物半導体チップであり、四辺形のチップにおける４つのチップ分割面のうち、互いに対向する二つの分割面１および分割面２の光の取り出し効率が他の二つの分割面３および分割面４よりも高くなるという作用を有する。
【００３８】
本願第１５の発明は、基板と、前記基板上に設けられたｎ層と、前記ｎ層の上に設けられた発光層と、前記発光層の上に設けられたｐ層と、前記ｎ層と前記ｐ層上にそれぞれ設けられた電極とを有し、前記ｎ層，前記発光層，前記ｐ層をそれぞれ窒化物半導体材料を用いた窒化物半導体チップであって、各層が形成された主面と隣接する側面において、対向する第１の一対の側面の表面粗さと、対向する第２の一対の側面の表面粗さを異ならせたことを特徴とする窒化物半導体チップとすることで、素子の方向性を表面粗さによって測定可能となるので、実装時や製造時に素子の方向性が容易に判るので、実装性や生産性が向上する。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。なお、この図面において同一の部材には同一の符号を付している。
【００４０】
図１は、本発明の一実施の形態における窒化物半導体チップの製造方法を示す図である。
【００４１】
図１において、Ａ−▲１▼およびＡ−▲２▼はウェハーの窒化物半導体素子構造が形成された側の主面を示す図、Ａ−▲３▼〜▲５▼はウェハーの窒化物半導体素子構造が形成された側を補強板２の主面上に貼り付けた図、Ｂ−▲１▼〜Ｂ−▲３▼およびＢ−▲５▼はＡ−▲１▼に示すａ１方向におけるウェハーの断面拡大図、Ｂ−▲４▼はＡ−▲１▼に示すａ２方向（ａ２方向はａ１方向に垂直）におけるウェハーの断面拡大図である。
【００４２】
まず、Ｂ−▲１▼に示すように、基板１上にｎ型の窒化物半導体層（以下、「ｎ層」と略称する。）４、活性層５、ｐ型の窒化物半導体層（以下「ｐ層」と略称する。）６が順次積層されたウェハーを準備する。
【００４３】
次に、Ｂ−▲２▼に示すように、ｎ層４上にｎ電極８を形成するために、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング装置）によるドライエッチングあるいはウェットエッチングを用いて、ｐ層６、活性層５、ｎ層４の一部、をエッチングし、ｎ層４の表面の一部を露出させる。そして、フォトリソグラフィと蒸着を用いて、ｐ層６上にｐ電極７を、エッチングによって露出したｎ層４上にｎ電極８を形成して、窒化物半導体素子構造を形成する。
【００４４】
基板１としてｎ型の導電性基板を用いる場合は、ｎ電極８は、必ずしもｎ層４上に形成する必要はなく、窒化物半導体層を積層した面の反対側の基板１上に形成してもよい。
【００４５】
次に、Ａ−▲３▼およびＢ−▲３▼に示すように電極が形成されたウェハーを窒化物半導体素子構造が形成された側を接着面として補強板２に貼り付ける。
【００４６】
ここで、補強板２は、硬くて平面度が高いものが望ましいが、ウェハーをスクライブする際の衝撃等で割れない程度の硬さで、目視レベルで平面性が確認できるものであれば良く、例えば、容易に入手可能なガラス基板やＳｉ基板等を用いることができる。
【００４７】
また、ウェハーを補強板２に貼り付けるための接着剤３は、特に限定はないが、加熱により容易に軟化する材質や、有機溶剤等に容易に溶解する材質からなることが好ましく、半導体プロセスで用いられるワックスやフォトレジスト等を用いることが望ましい。なお、接着剤３の変わりに粘着剤，貼着剤を用いても同様の効果を得ることができる。
【００４８】
一方、接着剤３の代わりに両面に粘着性を有する両面粘着シートを用いることもできる。両面粘着シートとしては、特に限定はないが、加熱や紫外線照射等により容易に粘着性が消失する粘着材料を片面若しくは両面に備えた両面粘着シートを用いることで、チップ分割後に加熱や紫外線照射することで容易にチップを両面粘着シートから剥がすことができる。さらに、エキスパンドが可能であるシートであれば、チップを実装する際に、半導体用のシートにチップを貼り替える手間を省くことができる。なお、両面粘着シートの代わりに、両面貼着シート、両面接着シートを用いても良い。
【００４９】
そして、上記の接着剤または両面粘着シートで、ウェハーを補強板に貼り付ける際には、ウェハーをそのままの厚さで補強板２に貼り付けてもよいが、ウェハーの基板側を予め２００μｍ以下の厚みまで研磨しておくと、チップ分割時におけるスクライブ回数を減らすことができると同時に、スクライブ時におけるチップの割れや欠けをさらに低減することができる。
【００５０】
ただし、ウェハー厚が５０μｍよりも薄い場合は、ウェハーが応力で大きく反り返り、ウェハーを補強板２に貼り付ける際に割れやすくなるため、ウェハー厚を５０〜２００μｍとすることが望ましい。
【００５１】
貼り付けるウェハーの面は、ウェハーの基板１側を接着面とすることもできるが、ウェハーの窒化物半導体素子構造が形成された側を接着面とすることが望ましく、この場合は、ウェハーの基板１側をスクライブすることになるので、窒化物半導体素子構造の結晶性劣化を低減することができる。さらにこの場合、ウェハーを補強板２に貼り付ける前に、スクライブするラインと合致する位置で、ウェハーの窒化物半導体素子構造が形成された側からダイサーでハーフカットして溝を形成することにより、窒化物半導体素子構造の結晶性劣化をさらに低減することができる。
【００５２】
こうして、ウェハーが接着された補強板２を、スクライバーのステージに貼り付けるか、または吸着して固定させた後、ダイヤモンド針を用いて、図１のＢ−▲４▼やＢ−▲５▼に示すように、チップとチップの間の位置でスクライブする。
【００５３】
先ず、図１のＡ−▲４▼に示すように、一方向（ａ１方向）にスクライブすることにより、ウェハーをバー状に分割した後、次に、図１のＡ−▲５▼に示すように、前記スクライブラインに直交する方向（ａ２方向）にスクライブすることにより、バーをチップに分割する。
【００５４】
スクライブする一つのラインにおけるスクライブの回数は、スクライブのラインに沿ってウェハーが完全に分割する回数に適宜調整することができ、基板１の材質や厚みによって異なるが、１〜１０回程度である。こうすれば、スクライブした時点ですでにウェハーは補強板２に接着した状態で、スクライブした罫書線通りに割れている。
【００５５】
スクライブを行った後は、チップを補強板２から剥がす前に、スクライブで発生した切り屑等をエアーガンで吹き飛ばす等の方法で取り除くことが好ましい。なお、本実施の形態では、スクライブのみを用いることで、単一の工程で生産性を向上させたが、スクライブとレーザー公報などの他の工法を組み合わせても良い。
【００５６】
次に、補強板２に付着しているチップを剥がす工程については、ウェハーの貼り付けに接着剤を用いた場合は、チップが接着された補強板２を有機溶剤に浸漬して接着剤を溶解する等により、補強板２から容易にチップを剥がすことができる。
【００５７】
ウェハーの貼り付けに両面粘着シートを用いた場合は、補強板２に両面粘着シートを貼り付けたままシートからチップを剥がすこともできるし、予め補強板２から両面粘着シートを剥がした後、シートからチップを剥がすこともできる。
【００５８】
チップをシートの粘着面から剥がす際には、最初にウェハーを加熱等で粘着性が消失する粘着材料で接着しておくことにより、両面粘着シートを加熱することにより容易にシートからチップを剥がすことができる。
【００５９】
また、両面粘着シートがエキスパンドが可能なシートであれば、そのままチップの実装で用いることもできる。
【００６０】
ところで、上述では、ウェハーの基板１を研磨した方がチップの割れや欠けを低減できることを示したが、ウェハーを研磨する際には、平坦性のよい基板貼り付け用の治具に接着剤で貼り付けるため、研磨用の治具がスクライバーに設置することができれば、研磨用の治具をそのまま補強板２の代わりに用いることができる。
【００６１】
そのためには、両面が共に平坦性のよい面で、且つ厚みの小さい研磨用の治具を作製すればよい。
【００６２】
こうして、上述の研磨用の治具を用いることで、ウェハー貼り付けの手間が省けるため、一連のチップ分離工程が短縮できると共に、チップの割れや欠けを低減することができる。
【００６３】
また、このように改良した研磨用の治具を用いて研磨した場合でも、基板厚を５０〜２００μｍにすることで、チップの割れや欠けをさらに低減することができる。
【００６４】
本発明では、基板１は、窒化物半導体が成長できる基板であれば特に限定はなく、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ等の六方晶系の基板や、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の立方晶の基板を用いることができるが、特に、基板１の主面が、六方晶系の（０００１）面、または立方晶の（１１１）面である場合、本発明の効果が顕著となる。
【００６５】
六方晶系の（０００１）面、および立方晶の（１１１）面を主面とする場合では、主面上において主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる。このため、チップを正方形または長方形に分割しようとする場合、少なくとも一方向は劈開面とは異なる割れにくい方向に分割する必要があるが、補強板２でウェハーがしっかりと固定されているため、スクライブ時における割れや欠けの発生が少なく、奇麗にチップ分離することができるとともに、小さいサイズでチップ分離することができる。
【００６６】
さらには、スクライブ方向を基板１の劈開方向に一致する第１の方向と、第１の方向に直交する第２の方向とすることで、チップの割れや欠けをさらに低減することができる。
【００６７】
このように、基板１の劈開方向に一致する第１の方向を分割面としたチップは、スクライブにより形成された分割面の凹凸（粗さ）が、第１の方向のスクライブにより形成された分割面よりも第２の方向のスクライブにより形成された分割面の方が粗くなるという特徴があり、四辺形のチップにおける４つのチップ分割面のうち、互いに対向する２つの分割面１ａおよび分割面２ａの光取出し効率が他の２つの分割面３ａおよび分割面４ａよりも高い発光素子を作製することができ、このような素子は、発光強度に異方性をもたせることができる。
【００６８】
以上のことから、補強板２にウェハーを接着剤または両面粘着シートで貼り付けてウェハー上をスクライブする方法を用いることにより、チップの割れや欠けを低減し、高い歩留まりで、且つ小さいサイズでチップを形成することができる。
【００６９】
【実施例】
以下に、本発明の窒化物半導体チップおよびその製造方法について、図面（図１）を参照しながら説明する。
【００７０】
（実施例１）
従来の方法ではチップ分離が困難であった基板を用いた窒化物半導体のチップ分離方法について、具体例を説明する。
【００７１】
基板１には、六方晶の窒化物半導体であるＧａＮ基板を用いる。先ず、厚さ３００μｍで２インチφの（０００１）面を主面としたＧａＮ基板を準備し、有機洗浄を行った。
【００７２】
次に、ＧａＮ基板をＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）装置内に挿入し、前記ＧａＮ基板の主面上に、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ下地層、ノンドープｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ノンドープＩｎＧａＮ発光層、ノンドープＧａＮ中間層、Ｍｇド−プｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、及びＭｇド−プｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層を順次に積層した。
【００７３】
このようにして形成した窒化物半導体の積層膜の表面に、ＣＶＤによりＳｉＯ2からなる絶縁膜を堆積させ、フォトリソグラフィとＲＩＥにより表面の一部を露出させる絶縁膜からなるマスクを形成した後、塩素系ガスを用いたＲＩＥにより、露出した表面から窒化物半導体の積層膜を深さ方向にエッチングしてＳｉドープｎ型ＧａＮ下地層を露出させた。
【００７４】
この後、マスクをウェットエッチングにより除去して、フォトリソグラフィおよび蒸着により、Ｍｇド−プｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層の表面に白金と金を積層してｐ電極を、露出させたＳｉドープｎ型ＧａＮ下地層の表面にチタンと金を積層してｎ電極をそれぞれ形成し、発光ダイオード素子構造を形成した。
【００７５】
このようにして、基板１の主面上に窒化物半導体素子構造を形成した。
【００７６】
次に、厚さ１ｍｍで２．５インチφのＳｉ基板からなる補強板２の上にウェハーを貼り付けるために、補強板２をホットプレートに載せ、１２０℃まで加熱し、補強板２の中央に、スティック状の半導体用ワックスを２インチφの大きさまで溶かしながら均等に引き延ばし、ウェハーを、窒化物半導体素子構造が形成された側が接着面となるようにして、引き延ばしたワックス上に載せ、ウェハーの上（ＧａＮ基板側）を押さえながら、接着面のエアー抜きを行った。そして、補強板２に貼り付けたウェハーを冷却する際に、表面の平坦な治具等で軽く押さえつけることで、接着面の無駄なワックスを排除すると共に、ウェハーからはみ出したワックスを有機溶剤で拭き取った。
【００７７】
このように補強板２に貼り付けることで補強されたウェハーを、チップサイズ３００μｍ角でスクライブを行なった。
【００７８】
まず、補強板２側をスクライバーのステージに真空吸着によって貼り付け、スクライブする方向と、ウェハーのオリフラ方向（ＧａＮ基板の＜１１−２０＞方向）が平行になるようにした。
【００７９】
そして、Ａ−▲４▼の１０の位置（オリフラ方向に平行）の位置にて計４回のスクライブを行い、スクライバーに付属の光学顕微鏡でウェハーが分割される様子を確認した。
【００８０】
１回目と２回目のスクライブでは、細いスクライブラインが確認され、３回目のスクライブ時にはスクライブラインに沿った部分的なひび割れが確認できた。そして、４回目のスクライブ時には、スクライブラインに沿ってウェハーの端から端まで連続したひび割れが確認できた。すなわち、この時点でウェハーは完全にスクライブラインで分割された。
【００８１】
あとは、３００μｍ間隔で４回ずつウェハー全面にスクライブを行ったあと、前記スクライブラインに直交する方向（この場合は、ＧａＮ基板の劈開方向）に、同様に３００μｍ間隔で４回ずつスクライブを実施した。
【００８２】
ウェハー面内をチップ形状にすべてスクライブした後は、スクライブした面に軽くエアーガンでエアーを吹きかけ、スクライブで発生した細かな切り屑を吹き飛ばした。
【００８３】
次に、チップを補強板２に貼り付けたまま、アセトンの入ったビーカー内に入れ、洗浄を５分間行った。なお、超音波を照射すると、短時間で補強板２からチップを剥がすことができた。
【００８４】
こうすることにより、チップは全てビーカーの底に沈殿し、補補強板２からチップを完全に剥がすことができると共に、チップに付着したワックスを除去することができた。あとは、アセトンで３回置換した後、濾紙でチップだけを集め、濾紙ごと乾燥炉にて乾燥させた。
【００８５】
このようにして得られたチップを光学顕微鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対する歩留りは９０％以上が得られた。
【００８６】
（実施例２）
実施例１と同様の方法により、厚さ３００μｍで２インチφのＧａＮからなる基板１の主面上に窒化物半導体素子構造が形成されたウェハーを準備した。
【００８７】
次に、直径１００ｍｍφのセラミック製の研磨用治具をホットプレートで１２０℃まで加熱し、半導体用のワックスを用いて、ウェハーの窒化物半導体素子構造が形成された側を接着面としてウェハー全面を、研磨用治具に接着した。そして、ウェハー全面を２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押さえ、無駄なワックスを除去するとともに、研磨用治具およびウェハーを冷却した。
【００８８】
冷却後、研磨用治具を研削機に装着し、ＧａＮ基板側からウェハー厚が１６０μｍなるまで研削した後、ラッピング装置で、ダイヤモンド研粒によって、さらに１５０μｍ厚になるまで鏡面研磨した。
【００８９】
次に、研磨用治具をホットプレートで１２０℃に加熱し、ワックスを軟化させた後、ウェハーを取り外し、アセトンで洗浄することにより付着しているワックスを除去した。
【００９０】
このようにして、基板１の主面上に窒化物半導体素子構造が形成された厚さ１５０μｍのウェハーを準備した。
【００９１】
以後は、実施例１と同様の方法で、ウェハーを補強板２に貼り付けた。
【００９２】
このように補強板２に貼り付けることで補強されたウェハーを、チップサイズ３００μｍ角でスクライブを行なった。
【００９３】
まず、補強板２側をスクライバーのステージに真空吸着によって貼り付け、スクライブする方向と、ウェハーのオリフラ方向（ＧａＮ基板の＜１１−２０＞方向）が平行になるようにした。
【００９４】
そして、Ａ−▲４▼の１０の位置（オリフラ方向に平行）の位置にて計２回のスクライブを行い、スクライバーに付属の光学顕微鏡でウェハーが分割される様子を確認した。
【００９５】
１回目のスクライブではスクライブラインに沿った部分的なひび割れが確認できた。そして、２回目のスクライブでは、スクライブラインに沿ってウェハーの端から端まで連続したひび割れが確認できた。すなわち、この時点でウェハーは完全にスクライブラインで分割された。ウェハーを薄くすることにより、実施例１に比較して少ないスクライブ回数でウェハーが分割されることが確認された。
【００９６】
あとは、３００μｍ間隔で２回ずつウェハー全面にスクライブを行ったあと、前記スクライブラインに直交する方向（この場合は、ＧａＮ基板の劈開方向）に、同様に３００μｍ間隔で２回ずつスクライブを実施した。
【００９７】
この後、実施例１と同様の方法により、補強板２からチップを剥がした。
【００９８】
このようにして得られたチップを光学顕微鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対する歩留りは９８％以上が得られた。
【００９９】
（実施例３）
チップサイズを２５０μｍ角とした以外は、実施例２と同様の方法で窒化物半導体チップを作製した。
【０１００】
得られたチップを光学顕微鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対する歩留りは９５％以上が得られた。
【０１０１】
（実施例４）
ウェハーを補強板２に貼り付ける際に両面粘着シートを用いた以外は、実施例２と同様の方法で窒化物半導体チップを作製した。
【０１０２】
先ず、実施例２と同様の方法で、基板１の主面上に窒化物半導体素子構造が形成された厚さ１５０μｍのウェハーを準備した。
【０１０３】
次に、約２．２インチφに整形した両面粘着シートを準備した。両面粘着シートとしては、両面の内片面にだけ加熱により粘着性を消失する特性を持つ粘着材が塗布されたものを用いた。
【０１０４】
ウェハーの貼り付けは以下の要領で行った。厚さ１ｍｍで２．５インチφのＳｉ基板からなる補強板２の上に、両面粘着シートの片面を皺が生じないように張り付けた後、両面粘着シートのもう一方の面に準備したウェハーを貼り付けた。
【０１０５】
この時、ウェハーを貼り付ける側に、加熱により粘着性を消失する特性を持つ粘着面がくるようにした。接着力を確保するため、表面の平坦な治具等で軽く押し付けた。
【０１０６】
このように補強板２に貼り付けることで補強されたウェハーを、チップサイズ３００μｍ角でスクライブを行なった。
【０１０７】
まず、補強板２側をスクライバーのステージに真空吸着によって貼り付け、スクライブする方向と、ウェハーのオリフラ方向（ＧａＮ基板の＜１１−２０＞方向）が平行になるようにした。
【０１０８】
そして、Ａ−▲４▼の１０の位置（オリフラ方向に平行）の位置にて計３回のスクライブを行い、スクライバーに付属の光学顕微鏡でウェハーが分割される様子を確認した。
【０１０９】
１回目のスクライブでは、細いスクライブラインが確認され、２回目のスクライブ時にはスクライブラインに沿った部分的なひび割れが確認できた。そして、３回目のスクライブ時には、スクライブラインに沿ってウェハーの端から端まで連続したひび割れが確認できた。すなわち、この時点でウェハーは完全にスクライブラインで分割された。
【０１１０】
あとは、３００μｍ間隔で３回ずつウェハー全面にスクライブを行ったあと、前記スクライブラインに直交する方向（この場合は、ＧａＮ基板の劈開方向）に、同様に３００μｍ間隔で３回ずつスクライブを実施した。
【０１１１】
ウェハー面内をチップ形状にすべてスクライブした後は、スクライブした面に軽くエアーガンでエアーを吹きかけ、スクライブで発生した細かな切り屑を吹き飛ばした。
【０１１２】
次に、分割されたチップが接着されたままで、補強板２を、表面温度が約１１０℃に保持されたホットプレート上に２０秒間載せた後、取り上げて冷却した。
【０１１３】
冷却後、スクライブされた時点のままでチップが補強板２に配列している状態で、補強板２のチップが載っている面に、弱い粘着性と伸縮性を有する片面粘着シートを被せて軽く押さえ付けた。こうすることにより、チップを片面粘着シートに移し取ることができた。
【０１１４】
チップは、片面粘着シートをエキスパンドすることにより、容易に一個ずつ取り上げることができた。
【０１１５】
このようにして得られたチップを光学顕微鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対する歩留りは９５％以上が得られた。
【０１１６】
（実施例５）
チップサイズを２５０μｍ角とした以外は、実施例４と同様の方法で窒化物半導体チップを作製した。
【０１１７】
得られたチップを光学顕微鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対する歩留りは９０％以上が得られた。
【０１１８】
（実施例６）
実施例１と同様の方法により、厚さ３００μｍで２インチφのＧａＮからなる基板１の主面上に窒化物半導体素子構造が形成されたウェハーを準備した。
【０１１９】
次に、厚さ５ｍｍ、直径１００ｍｍφ、かつ両面が高精度の平坦性を有する（面内精度±５μｍ以内）のセラミック製の研磨用治具を、ホットプレートで１２０℃まで加熱し、半導体用のワックスを用いて、ウェハーの窒化物半導体素子構造が形成された側を接着面としてウェハー全面を、研磨用治具に接着した。そして、基板全面を２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押さえ、無駄なワックスを除去するとともに、研磨用治具およびウェハーを冷却した。
【０１２０】
そして、研磨用治具を研削機に装着し、ＧａＮ基板を１６０μｍ厚まで研削した後、ラッピング装置で、ダイヤモンド研粒によって、さらに１５０μｍ厚まで鏡面研磨した。
【０１２１】
このようにして得られたウェハーを、研磨用治具に貼り付けたまま、スクライバーのステージに真空吸着で固定した。
【０１２２】
そして、実施例１と同様の方法でウェハーのＧａＮ基板側をスクライブし、チップサイズが３００μｍ角のチップに分割した。分割に必要なスクライブ回数は実施例２の場合と同様に一ラインにつき２回であった。
【０１２３】
最後は、チップが貼り付いたままで研磨用治具をアセトンの入ったビーカーに入れ、洗浄を５分間行った。なお、超音波を照射することで、短時間で研磨用治具からチップを剥がすことができた。
【０１２４】
そして、研磨用治具から剥がれたチップは、実施例１と同様の方法で乾燥した。
【０１２５】
このようにして得られたチップを光学顕微鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対する歩留りは９８％以上が得られた。
【０１２６】
また、研磨用治具を補強板２の代わりに用いることで、補強板２にウェハーを貼り付ける手間が省け、ウェハーの一連のチップ分離工程を短縮することができた。
【０１２７】
（実施例７）
チップサイズを２５０μｍ角とした以外は、実施例６と同様の方法で窒化物半導体チップを作製した。
【０１２８】
得られたチップを光学顕微鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対する歩留りは９５％以上が得られた。
【０１２９】
以上の実施例により得られたチップは、チップの４つの分割面のうち、基板１の劈開方向に一致する互いに対向する２つの分割面の凹凸（粗さ）を、他の分割面の凹凸（粗さ）よりも小さくすることができるため、チップの分割面からの光取出し効率に異方性をもたせることができた。
【０１３０】
なお、ここでは、窒化物半導体素子の例として、発光ダイオードのチップ分離方法を説明したが、半導体レーザ、受光素子、電子デバイス等のチップ分離にも適用することができる。
【０１３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、窒化物半導体素子構造が形成されたウェハーをチップに分離する際に、チップの割れや欠けを抑制することができるため、チップの歩留りを向上することができるとともに、チップサイズを小型化することができるという効果が得られる。また、製造工程を簡素化することができるという効果も得られる。これらにより、窒化物半導体素子の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における窒化物半導体チップの製造方法を示す図
【符号の説明】
１  基板
１ａ，２ａ，３ａ，４ａ  分割面
２  補強板
３  接着剤
４  ｎ層
５  活性層
６  ｐ層
７  ｐ電極
８  ｎ電極
９、１０、１１、１２、１３、１４  スクライブラインの形成位置
【図１】
0004639520.tif 000002