(57)【要約】【課題】  半導体薄膜を比較的短時間で切断でき、且つ切断面を比較的滑らかに形成することができる半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、半導体薄膜チップ、並びに該半導体薄膜を備える電子管及び光検出素子を提供する。【解決手段】  表面１０ａ上にダイヤモンド薄膜１２が形成されたＳｉ基板１０をチップ状に切断する際に、Ｓｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、多光子吸収による改質領域を形成し、該改質領域でもって切断予定ラインに沿った切断起点領域８ａ及び８ｂを形成する。そして、切断起点領域８ａ及び８ｂに沿ってＳｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２を切断する。【選択図】  図２０
2005086175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に半導体薄膜が形成された基板に対し、前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記基板の内部に多光子吸収による改質領域を形成し、該改質領域でもって切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成する工程と、
前記切断起点領域に沿って前記基板及び前記半導体薄膜を共に切断する工程と
を備えることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【請求項２】
表面に半導体薄膜が形成された基板に対し、前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記基板の内部に溶融処理領域を形成し、該溶融処理領域でもって切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成する工程と、
前記切断起点領域に沿って前記基板及び前記半導体薄膜を共に切断する工程と
を備えることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【請求項３】
半導体薄膜、及び表面に該半導体薄膜が形成された基板に対し、前記半導体薄膜及び前記基板の内部にそれぞれ集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記半導体薄膜及び前記基板の内部に多光子吸収による改質領域をそれぞれ形成し、該改質領域でもって切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成する工程と、
前記切断起点領域に沿って前記半導体薄膜及び前記基板を共に切断する工程と
を備えることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【請求項４】
半導体薄膜、及び表面に該半導体薄膜が形成された基板に対し、前記半導体薄膜及び前記基板の内部にそれぞれ集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記半導体薄膜及び前記基板の内部に溶融処理領域をそれぞれ形成し、該溶融処理領域でもって切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成する工程と、
前記切断起点領域に沿って前記半導体薄膜及び前記基板を共に切断する工程と
を備えることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【請求項５】
前記切断起点領域を形成する工程の際に、前記基板の内部に前記切断起点領域を形成した後に、前記半導体薄膜の内部に前記切断起点領域を形成することを特徴とする請求項３または４に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項６】
前記半導体薄膜が、ダイヤモンド、またはダイヤモンドを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記切断起点領域を形成する工程より以前に、前記基板の前記表面を研磨し、該表面上に半導体薄膜を成長させる工程をさらに備え、
前記切断起点領域を形成する工程の際に、前記基板の前記表面側から前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項８】
基板の表面上に形成された半導体薄膜であって、
前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光が照射されることにより多光子吸収による改質領域が形成され、この改質領域により前記基板の内部に形成された切断起点領域に沿って前記基板とともに切断されていることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項９】
基板の表面上に形成された半導体薄膜であって、
前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光が照射されることにより溶融処理領域が形成され、この溶融処理領域により前記基板の内部に形成された切断起点領域に沿って前記基板とともに切断されていることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項１０】
基板の表面上に形成された半導体薄膜であって、
前記基板及び前記半導体薄膜それぞれの内部に集光点を合わせてレーザ光が照射されることにより多光子吸収による改質領域が形成され、この改質領域により前記基板及び前記半導体薄膜それぞれの内部に形成された切断起点領域に沿って前記基板とともに切断されていることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項１１】
基板の表面上に形成された半導体薄膜であって、
前記基板及び前記半導体薄膜それぞれの内部に集光点を合わせてレーザ光が照射されることにより溶融処理領域が形成され、この溶融処理領域により前記基板及び前記半導体薄膜それぞれの内部に形成された切断起点領域に沿って前記基板とともに切断されていることを特徴とする半導体薄膜。
【請求項１２】
前記基板の前記表面が、平坦かつ滑面であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の半導体薄膜。
【請求項１３】
ダイヤモンド、またはダイヤモンドを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の半導体薄膜。
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれか一項に記載の半導体薄膜と、
表面上に前記半導体薄膜が形成された前記基板と
を備えることを特徴とする半導体薄膜チップ。
【請求項１５】
入射した光を光電子に変換する光電面として請求項８〜１３のいずれか一項に記載の半導体薄膜を備えるとともに、
前記半導体薄膜を真空状態で密封する容器を備えることを特徴とする電子管。
【請求項１６】
入射した光を検出する光検出面として請求項８〜１３のいずれか一項に記載の半導体薄膜を備えるとともに、
前記半導体薄膜上に互いに離れて設けられた少なくとも２つの電極を備えることを特徴とする光検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、半導体薄膜チップ、電子管、及び光検出素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換用のダイヤモンド薄膜など、基板上に成長した種々の半導体薄膜が様々な用途に用いられている。このような半導体薄膜を製造する際には、ＣＶＤ法などを用いてウェハ上に該半導体薄膜を成長させた後、ウェハを切断（ダイシング）することによって所望の大きさの半導体薄膜チップを得る。
【０００３】
半導体薄膜が形成されたウェハを切断する方法としては、例えば特許文献１に開示されたダイヤモンドウェハのチップ化方法がある。特許文献１では、基板の表面にダイヤモンド薄膜が形成されたダイヤモンドウェハをチップ状に切断する際に、レーザ加工によりダイヤモンド薄膜に第１の溝を形成し、該第１の溝に合わせて基板の裏面にダイヤモンドブレードを用いて第２の溝を形成し、ダイヤモンドウェハに応力を加えることにより第１の溝及び第２の溝に沿ってダイヤモンドウェハを切断している。
【０００４】
また、基板などの加工対象物をレーザ光によって切断する方法としては、特許文献２に開示されたレーザ加工方法がある。
【特許文献１】特開２００２−９３７５１号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２３７０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、特許文献１に開示された方法では、ダイヤモンドブレードを用いて第２の溝を形成する工程において、基板の切削に多大な時間を要する。加えて、同工程において大量の粉塵が発生するため、粉塵を洗浄して除去するための洗浄工程が別途必要となり、製造に要する時間がさらに長くなってしまう。また、ダイヤモンドブレードを用いて基板を切削することにより第２の溝を形成しているので、第２の溝の底面は粗くなる。従って、この第２の溝を起点とする切断面にはチッピング等が生じやすく、切断面が滑らかではなくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、半導体薄膜を比較的短時間で切断でき、且つ切断面を比較的滑らかに形成することができる半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、半導体薄膜チップ、並びに該半導体薄膜を備える電子管及び光検出素子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】
【０００７】
上記した課題を解決するために、本発明による半導体薄膜の製造方法は、表面に半導体薄膜が形成された基板に対し、基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、基板の内部に多光子吸収による改質領域を形成し、該改質領域でもって切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成する工程と、切断起点領域に沿って基板及び半導体薄膜を共に切断する工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による半導体薄膜の製造方法は、表面に半導体薄膜が形成された基板に対し、基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、基板の内部に溶融処理領域を形成し、該溶融処理領域でもって切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成する工程と、切断起点領域に沿って基板及び半導体薄膜を共に切断する工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による半導体薄膜の製造方法は、半導体薄膜、及び表面に該半導体薄膜が形成された基板に対し、半導体薄膜及び基板の内部にそれぞれ集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、半導体薄膜及び基板の内部に多光子吸収による改質領域をそれぞれ形成し、該改質領域でもって切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成する工程と、切断起点領域に沿って半導体薄膜及び基板を共に切断する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による半導体薄膜の製造方法は、半導体薄膜、及び表面に該半導体薄膜が形成された基板に対し、半導体薄膜及び基板の内部にそれぞれ集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、半導体薄膜及び基板の内部に溶融処理領域をそれぞれ形成し、該溶融処理領域でもって切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成する工程と、切断起点領域に沿って半導体薄膜及び基板を共に切断する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記したいずれかの半導体薄膜の製造方法によれば、レーザ光を照射することにより基板及び半導体薄膜を切断するので、ダイヤモンドブレードを用いて溝を形成する方法と比較してより短時間で基板及び半導体薄膜を切断することができる。また、基板及び半導体薄膜を切断起点領域に沿って比較的小さな力で割って切断できるので、粉塵の発生が極めて少なく抑えられ、洗浄工程を必要としない。また、基板及び半導体薄膜を切断起点領域に沿って比較的小さな力で割って切断できるので、ブレードダイシングによる方法と比較して、切断面をより滑らかに形成することができる。
【００１２】
ここで、基板の内部（或いは、半導体薄膜の内部）とは、基板の表面上（或いは半導体薄膜の表面上）をも含む意味である。さらに、集光点とは、レーザ光が集光した箇所のことである。そして、切断起点領域は、改質領域または溶融処理領域が連続的に形成されることで形成される場合もあるし、改質領域または溶融処理領域が断続的に形成されることで形成される場合もある。
【００１３】
また、半導体薄膜の製造方法は、切断起点領域を形成する工程の際に、基板の内部に切断起点領域を形成した後に、半導体薄膜の内部に切断起点領域を形成することを特徴としてもよい。これによって、切断面をより滑らかに形成することができる。
【００１４】
また、半導体薄膜の製造方法は、半導体薄膜が、ダイヤモンド、またはダイヤモンドを主成分とする材料からなってもよい。
【００１５】
また、半導体薄膜の製造方法は、切断起点領域を形成する工程より以前に、基板の表面を研磨し、該表面上に半導体薄膜を成長させる工程をさらに備え、切断起点領域を形成する工程の際に、基板の表面側からレーザ光を照射することを特徴としてもよい。これによって、基板の表面におけるレーザ光の散乱を防ぐことができるので、基板内部に改質領域（溶融処理領域）を好適に形成することができる。
【００１６】
また、本発明による半導体薄膜は、基板の表面上に形成された半導体薄膜であって、基板の内部に集光点を合わせてレーザ光が照射されることにより多光子吸収による改質領域が形成され、この改質領域により基板の内部に形成された切断起点領域に沿って基板とともに切断されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明による半導体薄膜は、基板の表面上に形成された半導体薄膜であって、基板の内部に集光点を合わせてレーザ光が照射されることにより溶融処理領域が形成され、この溶融処理領域により基板の内部に形成された切断起点領域に沿って基板とともに切断されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明による半導体薄膜は、基板の表面上に形成された半導体薄膜であって、基板及び半導体薄膜それぞれの内部に集光点を合わせてレーザ光が照射されることにより多光子吸収による改質領域が形成され、この改質領域により基板及び半導体薄膜それぞれの内部に形成された切断起点領域に沿って基板とともに切断されていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明による半導体薄膜は、基板の表面上に形成された半導体薄膜であって、基板及び半導体薄膜それぞれの内部に集光点を合わせてレーザ光が照射されることにより溶融処理領域が形成され、この溶融処理領域により基板及び半導体薄膜それぞれの内部に形成された切断起点領域に沿って基板とともに切断されていることを特徴とする。
【００２０】
上記したいずれかの半導体薄膜によれば、レーザ光が照射されることにより基板及び半導体薄膜が切断されているので、ダイヤモンドブレードを用いる方法と比較してより短時間で基板及び半導体薄膜が切断される。また、基板及び半導体薄膜が切断起点領域に沿って比較的小さな力で割って切断されるので、粉塵の発生が極めて少なく抑えられ、洗浄工程を必要としない。また、基板及び半導体薄膜が切断起点領域に沿って比較的小さな力で割って切断されるので、ブレードダイシングによる方法と比較して、切断面がより滑らかに形成される。
【００２１】
また、半導体薄膜は、基板の表面が、平坦かつ滑面であることを特徴としてもよい。これによって、基板の表面におけるレーザ光の散乱を防ぐことができるので、レーザ光が基板表面から照射されることにより基板内部に改質領域（溶融処理領域）が好適に形成される。
【００２２】
また、半導体薄膜は、ダイヤモンド、またはダイヤモンドを主成分とする材料からなってもよい。
【００２３】
また、本発明による半導体薄膜チップは、上記したいずれかの半導体薄膜と、表面上に半導体薄膜が形成された基板とを備えることを特徴とする。この半導体薄膜チップによれば、より短時間で基板及び半導体薄膜が切断されるとともに、洗浄工程が不要となる。また、切断面がより滑らかに形成される。
【００２４】
また、本発明による電子管は、入射した光を光電子に変換する光電面として、ダイヤモンドまたはダイヤモンドを主成分とする材料からなり、上記した方法により製造された半導体薄膜を備えるとともに、半導体薄膜を真空状態で密封する容器を備えることを特徴とする。これにより、切断面が滑らかな半導体薄膜を備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管を提供することができる。
【００２５】
また、本発明による光検出素子は、入射した光を検出する光検出面として、ダイヤモンドまたはダイヤモンドを主成分とする材料からなり、上記した方法により製造された半導体薄膜を備えるとともに、半導体薄膜上に互いに離れて設けられた少なくとも２つの電極を備えることを特徴とする。これにより、切断面が滑らかな半導体薄膜を備えるとともに、製造時間を短縮できる光検出素子を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、及び半導体薄膜チップによれば、半導体薄膜を比較的短時間で切断でき、且つ切断面を比較的滑らかに形成することができる。また、本発明による電子管及び光検出素子によれば、切断面が滑らかな半導体薄膜を備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管及び光検出素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら本発明による半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、半導体薄膜チップ、電子管、及び光検出素子の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
まず、本発明による半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、及び半導体薄膜チップの第１実施形態について説明する。本実施形態に係る半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、及び半導体薄膜チップでは、ウェハの基板の内部にレーザ光を照射して、多光子吸収による改質領域、または溶融処理領域を形成する。そこで、このレーザ加工方法、特に多光子吸収について最初に説明する。
【００２９】
材料の吸収のバンドギャップＥGよりも光子のエネルギーｈνが小さいと光学的に透明となる。よって、材料に吸収が生じる条件はｈν＞ＥGである。しかし、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きくするとｎｈν＞ＥGの条件（ｎ＝２，３，４，・・・）で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ2）で決まり、例えばピークパワー密度が１×１０8（Ｗ／ｃｍ2）以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度は、（集光点におけるレーザ光の１パルス当たりのエネルギー）÷（レーザ光のビームスポット断面積×パルス幅）により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点の電界強度（Ｗ／ｃｍ2）で決まる。
【００３０】
このような多光子吸収を利用するレーザ加工の原理について、図１〜図６を参照して説明する。図１はレーザ加工中の加工対象物１の平面図であり、図２は図１に示す加工対象物１のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図３はレーザ加工後の加工対象物１の平面図であり、図４は図３に示す加工対象物１のII−II線に沿った断面図であり、図５は図３に示す加工対象物１のIII−III線に沿った断面図であり、図６は切断された加工対象物１の平面図である。
【００３１】
図１及び図２に示すように、加工対象物１には、所望の切断予定ライン５が設定される。切断予定ライン５は直線状に延びた仮想線である。なお、ウェハに実際に線を引いて切断予定ライン５としてもよい。本実施形態では、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせた上でレーザ光Ｌを加工対象物１に照射して改質領域７を形成する。なお、集光点Ｐとはレーザ光Ｌが集光した箇所のことである。
【００３２】
レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち矢印Ａ方向に沿って）相対的に移動させることにより、集光点Ｐを切断予定ライン５に沿って移動させる。これにより、図３〜図５に示すように改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部にのみ形成され、この改質領域７でもって切断起点領域８が形成される。このレーザ加工方法は、加工対象物１がレーザ光Ｌを吸収することにより加工対象物１を発熱させて改質領域７を形成するのではない。加工対象物１にレーザ光Ｌを透過させ加工対象物１の内部に多光子吸収を発生させて改質領域７を形成している。よって、加工対象物１の表面６ではレーザ光Ｌがほとんど吸収されないので、加工対象物１の表面６が溶融することはない。なお、加工対象物１の表面６は、該表面６においてレーザ光が散乱することを防ぐため、平坦かつ滑面であることが好ましい。
【００３３】
加工対象物１の切断において、切断する箇所に起点があると加工対象物１はその起点から割れるので、図６に示すように比較的小さな力で加工対象物１を切断することができる。よって、加工対象物１の面にチッピングなどの不必要な割れを発生させることなく滑らかに、且つ容易に、且つ精度良く、且つ効率的に加工対象物１の切断が可能となる。
【００３４】
なお、切断起点領域を起点とした基板の切断には、次の２通りが考えられる。１つは、切断起点領域形成後、基板に人為的な応力が印加されることにより、切断起点領域を起点として基板が割れ、基板が切断される場合である。これは、例えば基板の厚さが大きい場合の切断である。人為的な応力が印加されるとは、例えば、基板の切断起点領域に沿って基板に曲げ応力やせん断応力を加えたり、基板に温度差を与えることにより熱応力を発生させたりすることである。他の１つは、切断起点領域を形成することにより、切断起点領域を起点として基板の断面方向（厚さ方向）に向かって自然に割れ、結果的に基板が切断される場合である。これは、例えば基板の厚さが小さい場合には、１列の改質領域により切断起点領域が形成されることで可能となり、基板の厚さが大きい場合には、厚さ方向に複数列形成された改質領域により切断起点領域が形成されることで可能となる。なお、この自然に割れる場合も、切断する箇所において、切断起点領域が形成されていない部位に対応する部分の表面上にまで割れが先走ることがなく、切断起点領域を形成した部位に対応する部分のみを割断することができるので、割断を制御よくすることができる。近年、ウェハの基板などの基板の厚さは薄くなる傾向にあるので、このような制御性のよい割断方法は大変有効である。
【００３５】
さて、本実施形態において多光子吸収により形成される改質領域としては、次の（１）〜（３）がある。
【００３６】
（１）改質領域が１つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合
例えばダイヤモンド、サファイア、ガラスなどからなる加工対象物の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が例えば１×１０8（Ｗ／ｃｍ2）以上で且つパルス幅が例えば１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ加工対象物の表面に余計なダメージを与えずに、加工対象物の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。これにより、加工対象物の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば１×１０12（Ｗ／ｃｍ2）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。
【００３７】
本発明者は、電界強度とクラックの大きさとの関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りである。
（Ａ）加工対象物：パイレックス（登録商標）ガラス（厚さ７００μｍ）
（Ｂ）レーザ
光源：半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
波長：１０６４ｎｍ
レーザ光スポット断面積：３．１４×１０-8ｃｍ2
発振形態：Ｑスイッチパルス
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：３０ｎｓ
出力：出力＜１ｍＪ／パルス
レーザ光品質：ＴＥＭ00
偏光特性：直線偏光
（Ｃ）集光用レンズ
レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント
（Ｄ）加工対象物が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒
【００３８】
なお、レーザ光品質がＴＥＭ00とは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光可能を意味する。
【００３９】
図７は上記実験の結果を示すグラフである。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。縦軸は１パルスのレーザ光により加工対象物の内部に形成されたクラック部分（クラックスポット）の大きさを示している。クラックスポットが集まりクラック領域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）の倍率が１００倍、開口数（ＮＡ）が０．８０の場合である。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）の倍率が５０倍、開口数（ＮＡ）が０．５５の場合である。ピークパワー密度が１０11（Ｗ／ｃｍ2）程度から基板の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大きくなることが分かる。
【００４０】
次に、上記したレーザ加工方法において、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニズムについて図８〜図１１を用いて説明する。図８に示すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせ、レーザ光Ｌを加工対象物１に照射し、切断予定ライン５に沿って加工対象物１内部にクラック領域９を形成する。クラック領域９は１つ又は複数のクラックを含む領域である。このクラック領域９でもって切断起点領域が形成される。図９に示すようにクラック領域９を起点として（すなわち、切断起点領域を起点として）クラックがさらに成長し、図１０に示すようにクラックが加工対象物１の両面に到達し、図１１に示すように加工対象物１が割れることにより加工対象物１が切断される。加工対象物の両面に到達するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象物に力が印加されることにより成長する場合もある。
【００４１】
（２）改質領域が溶融処理領域の場合
例えばＧａＡｓやＳｉなどからなる加工対象物の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０8（Ｗ／ｃｍ2）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。基板がＳｉ単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質Ｓｉ構造である。電界強度の上限値としては、例えば１×１０12（Ｗ／ｃｍ2）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。また、Ｓｉに限らず、例えばダイヤモンドやサファイアなどにおいても上記した溶融処理領域を形成することが可能である。
【００４２】
本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることを実験により確認した。実験条件は次の通りである。
（Ａ）基板：シリコンウェハ（厚さ３５０μｍ、外径４インチ）
（Ｂ）レーザ
光源：半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
波長：１０６４ｎｍ
レーザ光スポット断面積：３．１４×１０-8ｃｍ2
発振形態：Ｑスイッチパルス
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：３０ｎｓ
出力：２０μＪ／パルス
レーザ光品質：ＴＥＭ00
偏光特性：直線偏光
（Ｃ）集光用レンズ
倍率：５０倍
Ｎ．Ａ．：０．５５
レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント
（Ｄ）基板が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒
【００４３】
図１２は、上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。シリコンウェハ１１の内部に溶融処理領域１３が形成されている。なお、上記条件により形成された溶融処理領域１３の厚さ方向の大きさは１００μｍ程度である。
【００４４】
溶融処理領域１３が多光子吸収により形成されたことを説明する。図１３は、レーザ光の波長とＳｉ基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。ただし、Ｓｉ基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。Ｓｉ基板の厚さｔが５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１０００μｍの各々について上記関係を示した。
【００４５】
例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長である１０６４ｎｍにおいて、Ｓｉ基板の厚さが５００μｍ以下の場合、Ｓｉ基板の内部ではレーザ光が８０％以上透過することが分かる。図１２に示すシリコンウェハ１１の厚さは３５０μｍなので、多光子吸収による溶融処理領域１３をシリコンウェハの中心付近に形成すると、レーザ光入射面から１７５μｍの部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ２００μｍのシリコンウェハを参考にすると、９０％以上なので、レーザ光がシリコンウェハ１１の内部で吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。このことは、シリコンウェハ１１の内部でレーザ光が吸収されて、溶融処理領域１３がシリコンウェハ１１の内部に形成（つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形成）されたものではなく、溶融処理領域１３が多光子吸収により形成されたことを意味する。
【００４６】
なお、シリコンウェハは、溶融処理領域でもって形成される切断起点領域を起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割れがシリコンウェハの表面と裏面とに到達することにより、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面とに到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、シリコンウェハに力が印加されることにより成長する場合もある。なお、切断起点領域からシリコンウェハの表面と裏面とに割れが自然に成長する場合には、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融している状態から割れが成長する場合と、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融している状態から再固化する際に割れが成長する場合とのいずれもある。ただし、どちらの場合も溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断面には、図１２のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。基板の内部に溶融処理領域でもって切断起点領域を形成すると、割断時、切断起点領域ラインから外れた不必要な割れが生じにくいので、割断制御が容易となる。
【００４７】
（３）改質領域が屈折率変化領域の場合
例えばガラスなどからなる加工対象物の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０8（Ｗ／ｃｍ2）以上で且つパルス幅が１ｎｓ以下の条件でレーザ光を照射する。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば１×１０12（Ｗ／ｃｍ2）である。パルス幅は例えば１ｎｓ以下が好ましく、１ｐｓ以下がさらに好ましい。
【００４８】
以上、多光子吸収により形成される改質領域として（１）〜（３）の場合を説明したが、加工対象物の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次のように形成すれば、その切断起点領域を起点として、より一層小さな力で、しかも精度良く加工対象物を切断することが可能になる。
【００４９】
すなわち、加工対象物がＳｉなどのダイヤモンド構造の単結晶半導体からなる場合は、（１１１）面（第１劈開面）や（１１０）面（第２劈開面）に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。また、加工対象物がＧａＡｓなどの閃亜鉛鉱型構造のIII−V族化合物半導体からなる場合は、（１１０）面に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。さらに、加工対象物がサファイアなどの六方晶系の結晶構造を有する場合は、（０００１）面（Ｃ面）を主面として（１１２０）面（Ａ面）或いは（１１００）面（Ｍ面）に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。
【００５０】
次に、上述したレーザ加工方法に使用されるレーザ加工装置について、図１４を参照して説明する。図１４はレーザ加工装置１００の概略構成図である。
【００５１】
レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌを発生するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、レーザ光Ｌの反射機能を有しかつレーザ光Ｌの光軸の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、ダイクロイックミラー１０３で反射されたレーザ光Ｌを集光する集光用レンズ１０５と、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１が載置される載置台１０７と、載置台１０７をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ステージ１０９と、載置台１０７をＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動させるためのＹ軸ステージ１１１と、載置台１０７をＸ軸及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移動させるためのＺ軸ステージ１１３と、これら３つのステージ１０９，１１１，１１３の移動を制御するステージ制御部１１５とを備える。
【００５２】
この集光点ＰのＸ（Ｙ）軸方向の移動は、加工対象物１をＸ（Ｙ）軸ステージ１０９（１１１）によりＸ（Ｙ）軸方向に移動させることにより行う。Ｚ軸方向は、加工対象物１の表面６と直交する方向なので、加工対象物１に入射するレーザ光Ｌの焦点深度の方向となる。よって、Ｚ軸ステージ１１３をＺ軸方向に移動させることにより、加工対象物１の内部にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせることができる。これにより、加工対象物１の表面６から所定距離内側の所望の位置に集光点Ｐを合わせることができる。また、レーザ加工装置１００は、これらのステージに加えて、加工対象物１の傾きを調整するための角度調整機構を備えてもよい。
【００５３】
レーザ光源１０１はパルスレーザ光を発生するＮｄ：ＹＡＧレーザである。レーザ光源１０１に用いることができるレーザとして、この他、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザやチタンサファイアレーザがある。本実施形態では、加工対象物１の加工にパルスレーザ光を用いているが、多光子吸収を起こさせることができるなら連続波レーザ光でもよい。
【００５４】
レーザ加工装置１００はさらに、載置台１０７に載置された加工対象物１を可視光線により照明するために可視光線を発生する観察用光源１１７と、ダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５と同じ光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ１１９とを備える。ビームスプリッタ１１９と集光用レンズ１０５との間にダイクロイックミラー１０３が配置されている。ビームスプリッタ１１９は、可視光線の約半分を反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線の光軸の向きを９０°変えるように配置されている。観察用光源１１７から発生した可視光線はビームスプリッタ１１９で約半分が反射され、この反射された可視光線がダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５を透過し、加工対象物１の切断予定ライン５等を含む表面６を照明する。なお、加工対象物１の裏面が集光用レンズ１０５側となるよう加工対象物１が載置台１０７に載置された場合は、ここでいう「表面」が「裏面」となるのは勿論である。
【００５５】
レーザ加工装置１００はさらに、ビームスプリッタ１１９、ダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５と同じ光軸上に配置された撮像素子１２１及び結像レンズ１２３を備える。撮像素子１２１としては例えばＣＣＤカメラがある。切断予定ライン５等を含む表面６を照明した可視光線の反射光は、集光用レンズ１０５、ダイクロイックミラー１０３、ビームスプリッタ１１９を透過し、結像レンズ１２３で結像されて撮像素子１２１で撮像され、撮像データとなる。
【００５６】
レーザ加工装置１００はさらに、撮像素子１２１から出力された撮像データが入力される撮像データ処理部１２５と、レーザ加工装置１００全体を制御する全体制御部１２７と、モニタ１２９とを備える。撮像データ処理部１２５は、撮像データを基にして観察用光源１１７で発生した可視光の焦点を加工対象物１の表面６上に合わせるための焦点データを演算する。この焦点データを基にしてステージ制御部１１５がＺ軸ステージ１１３を移動制御することにより、可視光の焦点が加工対象物１の表面６に合うようにする。よって、撮像データ処理部１２５はオートフォーカスユニットとして機能する。また、撮像データ処理部１２５は、撮像データを基にして表面６の拡大画像等の画像データを演算する。この画像データは全体制御部１２７に送られ、全体制御部で各種処理がなされ、モニタ１２９に送られる。これにより、モニタ１２９に拡大画像等が表示される。
【００５７】
全体制御部１２７には、ステージ制御部１１５からのデータ、撮像データ処理部１２５からの画像データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光源制御部１０２、観察用光源１１７及びステージ制御部１１５を制御することにより、レーザ加工装置１００全体を制御する。よって、全体制御部１２７はコンピュータユニットとして機能する。
【００５８】
次に、レーザ加工装置１００を用いたレーザ加工方法について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１５は、レーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。
【００５９】
まず、加工対象物１の光吸収特性を図示しない分光光度計等により測定する。この測定結果に基づいて、加工対象物１に対して透明な波長又は吸収の少ない波長のレーザ光Ｌを発生するレーザ光源１０１を選定する（Ｓ１０１）。
【００６０】
続いて、加工対象物１の基板の厚さや屈折率を考慮して、加工対象物１のＺ軸方向の移動量を決定する（Ｓ１０３）。これは、加工対象物１内部の所望の位置にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせるために、加工対象物１の表面６に位置するレーザ光Ｌの集光点Ｐを基準とした加工対象物１のＺ軸方向の移動量である。この移動量は全体制御部１２７に入力される。
【００６１】
加工対象物１を、その表面が集光用レンズ１０５側となるようレーザ加工装置１００の載置台１０７に載置する。そして、観察用光源１１７から可視光を発生させて加工対象物１の表面６を照明する（Ｓ１０５）。照明された切断予定ライン５を含む表面６を撮像素子１２１により撮像する。切断予定ライン５は、加工対象物１を切断すべき所望の仮想線である。撮像素子１２１により撮像された撮像データは撮像データ処理部１２５に送られる。この撮像データに基づいて撮像データ処理部１２５は、観察用光源１１７の可視光の焦点が加工対象物１の表面６に位置するような焦点データを演算する（Ｓ１０７）。
【００６２】
この焦点データはステージ制御部１１５に送られる。ステージ制御部１１５は、この焦点データを基にしてＺ軸ステージ１１３をＺ軸方向の移動させる（Ｓ１０９）。これにより、観察用光源１１７の可視光の焦点が加工対象物１の表面６に位置する。なお、撮像データ処理部１２５は撮像データに基づいて、切断予定ライン５を含む加工対象物１の表面６の拡大画像データを演算する。この拡大画像データは全体制御部１２７を介してモニタ１２９に送られ、これによりモニタ１２９に切断予定ライン５付近の拡大画像が表示される。
【００６３】
全体制御部１２７には予めステップＳ１０３で決定された移動量データが入力されており、この移動量データがステージ制御部１１５に送られる。ステージ制御部１１５はこの移動量データに基づいて、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の内部となる位置に、Ｚ軸ステージ１１３により加工対象物１をＺ軸方向に移動させる（Ｓ１１１）。
【００６４】
続いて、レーザ光源１０１からレーザ光Ｌを発生させて、レーザ光Ｌを加工対象物１の表面６の切断予定ライン５に照射する。レーザ光Ｌの集光点Ｐは加工対象物１の内部に位置しているので、改質領域は加工対象物１の内部にのみ形成される。そして、切断予定ライン５に沿うようにＸ軸ステージ１０９やＹ軸ステージ１１１を移動させて、切断予定ライン５に沿うよう形成された改質領域でもって切断予定ライン５に沿う切断予定部を加工対象物１の内部に形成する（Ｓ１１３）。
【００６５】
以上説明したように、上記したレーザ加工方法によれば、加工対象物１の表面６側からレーザ光Ｌを照射し、加工対象物１の内部に、多光子吸収により形成される改質領域７でもって、加工対象物１を切断すべき所望の切断予定ライン５に沿った切断起点領域８を形成することができる。そして、加工対象物１の内部に形成された改質領域７の位置は、レーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせる位置を調節することにより制御されている。したがって、加工対象物１の内部に形成された切断起点領域８を起点として、加工対象物１を比較的小さな力で割って切断することができる。
【００６６】
次に、以上に説明したレーザ加工方法を用いた半導体薄膜の製造方法、及び該製造方法により製造された半導体薄膜及び半導体薄膜チップの第１実施形態について説明する。なお、以下の実施形態においては、半導体薄膜が形成される基板をＳｉ基板とし、該Ｓｉ基板上に半導体薄膜としてダイヤモンド薄膜を形成する。
【００６７】
図１６〜図２１は、本実施形態による半導体薄膜の製造方法を説明するための図である。まず、図１６（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０を用意する。そして、Ｓｉ基板１０の表面１０ａを研磨することにより、表面１０ａを平坦かつ滑面に仕上げる。
【００６８】
続いて、図１６（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１０の表面１０ａに半導体薄膜を成長させる際の種となるダイヤモンド粒１２ａを埋め込む。まず、粒径が数ｎｍ〜数十ｎｍのダイヤモンド粉を、水槽１３１内のイソプロピルアルコール１３３中に分散させる。そして、水槽１３１内においてＳｉ基板１０の表面１０ａ及びその周辺に超音波１３５を当てることにより、イソプロピルアルコール１３３中のダイヤモンド粒１２ａが表面１０ａに埋め込まれる。なお、イソプロピルアルコール１３３及びダイヤモンド粉の量を例示すれば、それぞれ１リットル及び５カラットである。
【００６９】
続いて、Ｓｉ基板１０の表面１０ａ上に、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によってダイヤモンド薄膜１２を形成する。まず、図１７に示すように、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ１３７内にＳｉ基板１０をセットする。このとき、Ｓｉ基板の表面１０ａ（すなわちダイヤモンド粒１２ａが埋め込まれた面）を上向きにセットする。そして、チャンバ１３７内を減圧し、マイクロ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）をＳｉ基板１０の表面１０ａ付近に照射することによりプラズマ１３９を発生させ、チャンバ１３７内に水素、メタン、及び酸素などの反応ガス１３５を導入することにより、Ｓｉ基板１０の表面１０ａ上にダイヤモンド薄膜１２を成長させる。なお、このとき、ダイヤモンド薄膜１２をｐ型半導体としたい場合には、反応ガス１３５として上記した各気体に加えて水素希釈のジボランを導入するとよい。こうして、ダイヤモンド薄膜１２が所定の厚さに成長した後、チャンバ１３７内の圧力を大気圧にしてＳｉ基板１０を取り出す。
【００７０】
図１８（ａ）は、上記した各工程によって形成されたＳｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２を示す平面図である。また、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示したＳｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２のIV−IV線に沿った断面図である。図１８（ａ）及び（ｂ）を参照すると、Ｓｉ基板１０の表面１０ａ上にダイヤモンド薄膜１２が形成されている。そして、Ｓｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２は、この後の工程において、切断予定ライン１４に沿ってチップ状に切断される。本実施形態においては、切断予定ライン１４はダイヤモンド薄膜１２の表面上に格子状に想定されている。
【００７１】
続いて、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１０の内部に切断起点領域８ａを形成する。まず、上記したレーザ加工装置１００（図１４参照）の載置台１０７上にＳｉ基板１０をセットする。本実施形態では、このとき、Ｓｉ基板１０を載置台１０７に吸着により固定する。また、Ｓｉ基板１０の研磨された表面１０ａからＳｉ基板１０内部へレーザ光Ｌが照射されるように、Ｓｉ基板１０の表面１０ａと集光用レンズ１０５とを対向させる。そして、Ｓｉ基板１０の傾きを水平に調整した後、Ｓｉ基板１０の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射する。このときのレーザ光Ｌは、パルス波とする。また、このとき、Ｓｉ基板１０内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射しながら、Ｘ軸ステージ１０９（またはＹ軸ステージ１１１）を動作させて載置台１０７を移動させることにより、Ｓｉ基板１０内部における集光点Ｐを切断予定ライン１４に沿って移動（スキャン）させる。こうして、集光点Ｐにおいて改質領域が形成され、切断予定ライン１４に沿って該改質領域が形成されることによりＳｉ基板１０の内部に切断起点領域８ａが形成される。なお、切断起点領域８ａを形成する際には、切断予定ライン１４に沿ってレーザ光Ｌを１回だけスキャンしてもよいし、同一の切断予定ライン１４に沿ってレーザ光Ｌを複数回スキャンしてもよい。
【００７２】
続いて、図２０（ａ）及び（ｂ）に示すように、ダイヤモンド薄膜１２の内部に切断起点領域８ｂを形成する。すなわち、前の工程に引き続き、Ｓｉ基板１０をレーザ加工装置１００の載置台１０７にセットした状態で、ダイヤモンド薄膜１２の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射する。このときのレーザ光Ｌも、パルス波とする。ダイヤモンド薄膜１２内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射しながら、Ｘ軸ステージ１０９（またはＹ軸ステージ１１１）を動作させて載置台１０７を移動させることにより、ダイヤモンド薄膜１２内部における集光点Ｐを切断予定ライン１４に沿って移動（スキャン）させる。こうして、集光点Ｐにおいて改質領域が形成され、切断予定ライン１４に沿って該改質領域が形成されることによりダイヤモンド薄膜１２の内部に切断起点領域８ｂが形成される。なお、本実施形態では、切断起点領域８ｂは、ダイヤモンド薄膜１２の厚さ方向における中央付近からダイヤモンド薄膜１２の表面に達するように形成される。また、半導体薄膜の製造方法においては、切断起点領域８ｂを形成する工程を省略することも可能である。
【００７３】
なお、切断起点領域８ａ、８ｂを形成する際には、レーザ光ＬをＳｉ基板１０の裏面側から入射してもよい。この場合、Ｓｉ基板１０の裏面を研削しておくことが好ましい。或いは、切断起点領域８ａを形成する際にレーザ光ＬをＳｉ基板１０の裏面側から入射し、切断起点領域８ｂを形成する際にレーザ光ＬをＳｉ基板１０の表面１０ａ側から入射してもよい。この場合、Ｓｉ基板１０の表面１０ａ及び裏面のうち少なくともいずれか一方を研削しておくことが好ましい。
【００７４】
続いて、図２１（ａ）に示すように、切断起点領域８ａ及び８ｂを起点として（切断起点領域８ｂの形成を省略した場合は、切断起点領域８ａを起点として）Ｓｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２の厚さ方向に割れ１８を発生させる。割れ１８を発生させる方法としては、熱や外力によりＳｉ基板１０内部に応力を発生させて割れ１８を発生させてもよいし、Ｓｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２の厚さ方向における切断起点領域８ａ及び８ｂの幅を比較的大きくして、自然に割れ１８を発生させてもよい。
【００７５】
続いて、図２１（ｂ）に示すように、切断起点領域８ａ及び８ｂに沿って（すなわち、切断予定ライン１４に沿って）Ｓｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２を切断して分離する。こうして、Ｓｉ基板１０上にダイヤモンド薄膜１２が形成された半導体薄膜チップであるチップ１６が完成する。
【００７６】
図２２は、上記した製造方法によって製造されたチップ１６（ダイヤモンド薄膜１２）を示す斜視図である。上記した製造方法において切断予定ライン１４を格子状としたので、チップ１６の平面形状は矩形状となっている。チップ１６は、Ｓｉ基板１０と、Ｓｉ基板１０上に形成されたダイヤモンド薄膜１２を備えている。チップ１６は上記したレーザ加工方法によって切断されているため、Ｓｉ基板１０の側面及びダイヤモンド薄膜１２の側面には、改質領域からなる切断起点領域８ａ及び８ｂがそれぞれ露出している。
【００７７】
上記した本実施形態による半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、及び半導体薄膜チップによれば、レーザ光Ｌを照射することによりＳｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２を切断するので、ダイヤモンドブレードを用いて溝を形成する方法と比較してより短時間でＳｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２を切断することができる。また、Ｓｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２を切断起点領域８ａ及び８ｂに沿って比較的小さな力で割って切断できるので、粉塵の発生が極めて少なく抑えられ、洗浄工程も必要としない。また、Ｓｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２を切断起点領域８ａ及び８ｂに沿って比較的小さな力で割って切断できるので、特許文献１のようなブレードダイシングによる方法と比較して、切断面をより滑らかに形成することができる。
【００７８】
また、本実施形態による半導体薄膜の製造方法では、切断起点領域８ａ及び８ｂを形成する工程の際に、Ｓｉ基板１０の内部に切断起点領域８ａを形成した後に、ダイヤモンド薄膜１２の内部に切断起点領域８ｂを形成することが好ましい。これによって、切断面をより滑らかに形成することができる。
【００７９】
また、本実施形態による半導体薄膜の製造方法では、切断起点領域８ａ及び８ｂを形成する工程より以前に、Ｓｉ基板１０の表面１０ａを研磨することにより該表面１０ａを平滑かつ滑面として、該表面１０ａ上にダイヤモンド薄膜１２を成長させている。また、切断起点領域８ａを形成する際に、Ｓｉ基板１０の表面１０ａ側からレーザ光Ｌを照射している。また、これによって、Ｓｉ基板１０の表面１０ａにおけるレーザ光Ｌの散乱を防ぐことができるので、Ｓｉ基板１０内部に改質領域（溶融処理領域）を好適に形成することができる。
【００８０】
なお、本実施形態による半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、及び半導体薄膜チップでは、Ｓｉ基板１０上にダイヤモンドからなるダイヤモンド薄膜１２を成長させているが、ダイヤモンド薄膜１２は、ダイヤモンドを主成分とする材料であれば他の物質が混ざっていてもよい。また、ダイヤモンド薄膜１２が形成される基板としては、Ｓｉ基板１０以外にも、例えばサファイア、ＭｇＦ２、ＵＶガラス、及び合成石英などからなる基板を用いることができる。
【００８１】
（変形例）
図２３は、上記した第１実施形態による半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、及び半導体薄膜チップの変形例を示す断面図である。図２３には、ダイヤモンド薄膜１２の内部に形成される切断起点領域８ｂ（図２０参照）に関する変形例である切断起点領域８ｃ〜８ｇが示されている。切断起点領域８ｃは、ダイヤモンド薄膜１２の厚さ方向における中央部分付近に形成されており、ダイヤモンド薄膜１２の表面、及びダイヤモンド薄膜１２とＳｉ基板１０との境界面には達していない。切断起点領域８ｄは、ダイヤモンド薄膜１２の厚さ方向における中央部分付近からダイヤモンド薄膜１２とＳｉ基板１０との境界面に達している。切断起点領域８ｅは、ダイヤモンド薄膜１２の表面に達するとともに、ダイヤモンド薄膜１２とＳｉ基板１０との境界面に達している。切断起点領域８ｆは、ダイヤモンド薄膜１２の厚さ方向における中央部分付近からＳｉ基板１０の内部にわたって形成されている。切断起点領域８ｇは、ダイヤモンド薄膜１２の表面から、Ｓｉ基板１０の内部にわたって形成されている。切断起点領域が本変形例の切断起点領域８ｃ〜８ｇのような形態であっても、Ｓｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２を好適に切断することができる。
【００８２】
（第１の実施例）
図２４（ａ）は、上記した第１実施形態による半導体薄膜及び半導体薄膜チップの第１実施例を示す写真である。この写真は、チップ１６をダイヤモンド薄膜１２側から撮影したものである。また、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）のＣ部分の拡大写真である。本実施例では、レーザ加工方法において、レーザ光Ｌのパルス幅を５０ｎｓｅｃとした。そして、レーザ光ＬをＳｉ基板１０の表面１０ａ側から入射させ、Ｓｉ基板１０及びダイヤモンド薄膜１２の内部に切断起点領域８ａ及び８ｂをそれぞれ形成した。その結果、図２４（ａ）及び（ｂ）に示すとおり、Ｓｉ基板１０の切断面とダイヤモンド薄膜１２の切断面とが揃い、また、ダイヤモンド薄膜１２がＳｉ基板１０から剥離することもなく、切断面を滑らかに形成することができた。なお、レーザ光Ｌの強度、繰り返し周波数、及びステージ移動速度は、本実施例の数値に限られるものではなく、基板及び半導体薄膜の種類や厚さ等を考慮して決定されるとよい。
【００８３】
（第２の実施例）
図２５（ａ）は、上記した第１実施形態による半導体薄膜及び半導体薄膜チップの第２実施例を示す写真である。この写真は、図２４（ａ）と同様に、チップ１６をダイヤモンド薄膜１２側から撮影したものである。また、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＤ部分の拡大写真である。本実施例では、Ｓｉ基板１０内部に切断起点領域８ａを形成する際にレーザ光Ｌを複数回スキャンし、ダイヤモンド薄膜１２内部の切断起点領域８ｂの形成を省略した。その結果、図２５（ａ）及び（ｂ）に示すとおり、Ｓｉ基板１０の切断面とダイヤモンド薄膜１２の切断面とが揃わない部分が僅かに存在し、ダイヤモンド薄膜１２がＳｉ基板１０から剥離した部分も僅かに存在したが、概ね滑らかに切断面を形成することができた。しかしながら、第１実施例と第２実施例とを比較すれば、ダイヤモンド薄膜１２に切断起点領域８ｂを形成することにより、ダイヤモンド薄膜１２をより好適に切断できることがわかる。
【００８４】
（第３の実施例）
図２６（ａ）は、上記した第１実施形態による半導体薄膜及び半導体薄膜チップの第３実施例を示す写真である。この写真は、図２４（ａ）と同様に、チップ１６をダイヤモンド薄膜１２側から撮影したものである。また、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のＥ部分の拡大写真である。本実施例では、Ｓｉ基板１０の裏面を研削して平坦かつ滑面とし、Ｓｉ基板１０の裏面側からレーザ光Ｌを入射させて、Ｓｉ基板１０内部に切断起点領域８ａを形成した。また、ダイヤモンド薄膜１２の表面側からレーザ光Ｌを入射させて、ダイヤモンド薄膜１２内部に切断起点領域８ｂを形成した。その結果、図２６（ａ）及び（ｂ）に示すとおり、Ｓｉ基板１０の切断面とダイヤモンド薄膜１２の切断面とが揃い、また、ダイヤモンド薄膜１２がＳｉ基板１０から剥離することもなく、切断面を滑らかに形成することができた。しかしながら、本実施例ではレーザ光ＬをＳｉ基板１０の表面側及び裏面側の双方から照射したので、表面側及び裏面側のどちらか一方からレーザ光Ｌを照射する場合と比較して作業時間が長くなった。従って、レーザ光Ｌを照射する際には、表面側及び裏面側のどちらか一方から照射することが好ましい。
【００８５】
（第２の実施の形態）
図２７は、本発明による電子管の第２実施形態として、光電子増倍管を示す断面図である。図２７を参照すると、本実施形態の光電子増倍管２０は、チップ２６を備えている。チップ２６は、光Ｌ１が入射する入射窓となる基板２４と、該基板２４上に形成された光電面となるダイヤモンド薄膜２２とを有している。チップ２６は、基板２４の材料が異なることを除いて、上記した第１実施形態のチップ１６と同様の製造方法によって形成されている。本実施形態では、基板２４は例えばＭｇＦ２からなる。すなわち、光電面としてのダイヤモンドは波長が約２００ｎｍより短い光に対して感度を有するので、波長が１２０ｎｍ以下の紫外光を透過するＭｇＦ２を基板２４の材料とすることで、基板２４が入射窓として好適に機能する。基板２４の材料としては、ＭｇＦ２以外にも、ダイヤモンドの限界波長２００ｎｍよりも短い波長の光を透過する材料として、例えばサファイア、ＵＶガラス、合成石英などを用いることができる。また、ダイヤモンド薄膜２２は、ダイヤモンドを主成分として含んでいれば他の物質を含んでいてもよい。
【００８６】
光電子増倍管２０は、さらに、バルブ２１と、集束電極２３と、複数のダイノード２５と、最終ダイノード２７と、陽極２９と、ステム３１とを備えている。バルブ２１は、例えば筒状のガラス管によって構成され、入射窓（基板２４）及びステム３１とともに光電子増倍管２０の内部を真空状態で密封するための容器である。チップ２６は、バルブ２１の一端において、基板２４が外側に位置し、ダイヤモンド薄膜２２が内側に位置するように、Ｎｉ製の固定枠３３に取り付けられている。この構成により、光電子増倍管２０に入射した光Ｌ１は、基板２４を通過し、ダイヤモンド薄膜２２に入射する。そして、ダイヤモンド薄膜２２において光Ｌ１の光量に応じた光電子ｅが発生する。また、ステム３１は、ガラスからなり、バルブ２１の他端においてバルブ２１に融着されている。ステム３１は、光電子増倍管２０と外部配線とを電気的に接続するための複数のステムピン３１ａを有している。ステムピン３１ａは、集束電極２３、ダイノード２５、最終ダイノード２７、及び陽極２９と電気的に接続されている。
【００８７】
集束電極２３は、ダイヤモンド薄膜２２と所定の間隔をあけて対向するようにバルブ２１内部に設けられている。集束電極２３の中心部には開口２３ａが設けられており、ダイヤモンド薄膜２２において発生した光電子ｅは、集束電極２３によって引き出されるとともに集束され、開口２３ａを通過する。複数のダイノード２５は、ダイヤモンド薄膜２２から出射された光電子を受けて二次電子を発生する、或いは他のダイノード２５から二次電子を受けてさらに多くの二次電子を発生するための電子増倍手段である。複数のダイノード２５は、曲面状を呈しており、ダイノード２５それぞれが出射した二次電子を別のダイノード２５が受けるように、ダイノード２５の複数の段が繰り返して配置されている。また、最終ダイノード２７は、複数のダイノード２５によって増倍された二次電子を最後に受け、これを増倍して陽極２９へ提供する。陽極２９は、最終ダイノード２７からの二次電子をステムピン３１ａを介して光電子増倍管２０の外部へ出力する。
【００８８】
本実施形態による光電子増倍管２０の製造方法は、以下のとおりである。第１実施形態による製造方法と同様の方法を用いて、ダイヤモンド薄膜２２及び基板２４を有するチップ２６を形成する。このチップ２６を、バルブ２１内側の固定枠３３に取り付ける。集束電極２３、ダイノード２５用の金属板、最終ダイノード２７用の金属板、及び陽極２９をバルブ２１内側の所定位置に取り付け、これらとステムピン３１ａとを電気的に接続する。バルブ２１とステム３１とを融着し、ステム３１に設けられた管を用いてバルブ２１内部を真空引きする。その後、ステム３１に設けられた管を排気台に取り付け、焼きだしを行う。焼きだしが完了したら、アルカリ金属をバルブ２１内部へ送り、ダイノード２５用の金属板及び最終ダイノード２７用の金属板に定着させる。こうして、ダイノード２５及び最終ダイノード２７が形成される。このアルカリ金属の種類は、電子管の目的や用途に応じて適宜選択されるとよい。また、ダイヤモンド薄膜２２は負の親和力を有するので光電面として機能するが、必要であれば、再びアルカリ金属をバルブ２１内部へ送り、ダイヤモンド薄膜２２の表面にアルカリ金属からなる光電面を形成してもよい。最後に、バルブ２１に設けられた管を排気台から切り取って、光電子増倍管２０が完成する。
【００８９】
本実施形態による光電子増倍管２０は、入射した光Ｌ１を光電子ｅに変換する光電面として、ダイヤモンドまたはダイヤモンドを主成分とする材料からなり、上記した第１の実施形態の製造方法と同様の方法によって製造されたダイヤモンド薄膜２２を備えている。また、光電子増倍管２０は、ダイヤモンド薄膜２２を真空状態で密封するバルブ２１、ステム３１、及び基板２４を備えている。これにより、切断面が滑らかに形成された光電面を備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管（光電子増倍管）を提供することができる。
【００９０】
（第３の実施の形態）
図２８は、本発明による電子管の第３実施形態として、イメージ管を示す断面図である。図２８を参照すると、本実施形態のイメージ管４０は、チップ４６を備えている。チップ４６は、光像Ｌ２が入射する入射窓となる基板４４と、該基板４４上に形成された光電面となるダイヤモンド薄膜４２とを有している。チップ４６は、基板４４の材料が異なることを除いて、上記した第１実施形態のチップ１６と同様の製造方法によって形成されている。本実施形態では、基板４４は例えばサファイアからなる。基板４４の材料としては、これ以外にも、例えばＭｇＦ２、ＵＶガラス、合成石英などを用いることができる。また、ダイヤモンド薄膜４２は、ダイヤモンドを主成分として含んでいれば他の物質を含んでいてもよい。
【００９１】
イメージ管４０は、さらに、セラミック側管４１と、マイクロチャンネルプレート（以下、ＭＣＰ）４３と、蛍光体４５と、ファイバオプティクプレート（以下、ＦＯＰ）４７とを備えている。セラミック側管４１は、入射窓（基板４４）及びＦＯＰ４７とともにイメージ管４０の内部を真空状態で密封するための容器である。チップ４６は、セラミック側管４１の一端において、基板４４が外側に位置し、ダイヤモンド薄膜４２が内側に位置するように、固定枠４８に取り付けられている。この構成により、イメージ管４０に入射した光像Ｌ２は、基板４４を通過し、ダイヤモンド薄膜４２に入射する。そして、ダイヤモンド薄膜４２において光像Ｌ２に応じた光電子ｅ１が発生する。また、ＦＯＰ４７は、複数本のガラスファイバが束状に融着されて形成されており、セラミック側管４１の他端においてセラミック側管４１に固定されている。また、ＦＯＰ４７のダイヤモンド薄膜４２と対向する側の面には蛍光体４５が設けられており、蛍光体４５とダイヤモンド薄膜４２との間にはＭＣＰ４３が配置されている。ＭＣＰ４３は、ダイヤモンド薄膜４２において発生した光電子ｅ１を増倍して、二次電子ｅ２を発生する。二次電子ｅ２が蛍光体４５に入射すると、蛍光体４５は二次電子ｅ２に応じて発光する。すなわち、二次電子ｅ２が蛍光体４５に入射することにより、蛍光体４５において、光像Ｌ２と相似する光像Ｌ３が発生することとなる。なお、イメージ管４０は、蛍光体４５に代えて、電子打ち込み型ＣＣＤやアバランシェフォトダイオードなどを備えてもよい。
【００９２】
本実施形態によるイメージ管４０の製造方法は、以下のとおりである。第１実施形態による製造方法と同様の方法を用いて、ダイヤモンド薄膜４２及び基板４４を有するチップ４６を形成する。このチップ４６を、セラミック側管４１内側の固定枠４８に取り付ける。ＭＣＰ４３をセラミック側管４１内部の所定位置に固定し、セラミック側管４１に設けられた電極に電気的に接続する。蛍光体４５が設けられたＦＯＰ４７をセラミック側管４１の端部に取り付ける。こうして形成された、セラミック側管４１、基板４４、及びＦＯＰ４７からなる容器を、１．０×１０−７ｔｏｒｒ以下の真空チャンバ内に入れ、内部の空気を排出する。この後、必要であれば、アルカリ金属をダイヤモンド薄膜４２の表面へ送り、アルカリ金属からなる光電面を形成する。そして、真空チャンバ内において、基板４４とセラミック側管４１との境界をＩｎを用いて密封し、冷却した後、真空チャンバ内から取り出す。こうして、イメージ管４０が完成する。
【００９３】
本実施形態によるイメージ管４０は、入射した光像Ｌ２を光電子ｅ１に変換する光電面として、ダイヤモンドまたはダイヤモンドを主成分とする材料からなり、上記した第１の実施形態の製造方法と同様の方法によって製造されたダイヤモンド薄膜４２を備えている。また、イメージ管４０は、ダイヤモンド薄膜４２を真空状態で密封するセラミック側管４１、ＦＯＰ４７、及び基板４４を備えている。これにより、切断面が滑らかに形成された光電面を備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管（イメージ管）を提供することができる。
【００９４】
（第４の実施の形態）
図２９は、本発明による電子管の第４実施形態を示す断面図である。図２９を参照すると、本実施形態の電子管５０は、チップ５６を備えている。チップ５６は、光Ｌ１が入射する入射窓となる基板５４と、該基板５４上に形成された光電面となるダイヤモンド薄膜５２とを有している。チップ５６の製造方法及び材料は、上記した第３実施形態と同様である。
【００９５】
電子管５０は、さらに、パッケージ５１と、陽極５３と、ステム５５とを備えている。パッケージ５１は、入射窓（基板５４）及びステム５５とともに電子管５０の内部を真空状態で密封するための容器である。本実施形態では、パッケージ５１は、例えば金属またはガラスからなり、ＴＯ８型といった形状である。チップ５６は、パッケージ５１の一端において、基板５４が外側に位置し、ダイヤモンド薄膜５２が内側に位置するように、固定枠５７に取り付けられている。ステム５５は、パッケージ５１の他端に固定されている。陽極５３は、ダイヤモンド薄膜５２と対向するようにパッケージ５１の内部に取り付けられており、ステム５５に設けられた複数のステムピン５５ａのうちの一部のステムピン５５ａに電気的に接続されている。この構成により、電子管５０に入射した光Ｌ１は、基板５４を通過し、ダイヤモンド薄膜５２に入射する。そして、ダイヤモンド薄膜５２において光Ｌ１の光量に応じた光電子ｅが発生する。光電子ｅは、陽極５３へ移動し、ステムピン５５ａを介して電子管５０の外部へ取り出される。
【００９６】
本実施形態による電子管５０の製造方法は、以下のとおりである。第１実施形態のチップ１６と同様の製造方法を用いて、ダイヤモンド薄膜５２及び基板５４を有するチップ５６を形成する。このチップ５６を、パッケージ５１内側の固定枠５７に取り付ける。陽極５３をパッケージ５１内部に固定し、ステムピン５５ａと電気的に接続する。ステム５５をパッケージ５１に固定する。こうして形成された、パッケージ５１、基板５４、及びステム５５からなる容器を、１．０×１０−７ｔｏｒｒ以下の真空チャンバ内に入れ、内部の空気を排出する。この後、必要であれば、アルカリ金属をダイヤモンド薄膜５２の表面へ送り、アルカリ金属からなる光電面を形成する。そして、真空チャンバ内または大気中において、基板５４とパッケージ５１との境界をＡｌまたはＩｎを用いて密封し、冷却する。こうして、電子管５０が完成する。
【００９７】
本実施形態による電子管５０によれば、上記した各実施形態と同様に、切断面が滑らかに形成された光電面を備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管を提供することができる。なお、電子管５０は、上記した第２実施形態のイメージ管４０と同様に、ダイヤモンド薄膜５２と陽極５３との間に電子増倍手段としてＭＣＰを備えてもよい。
【００９８】
（第５の実施の形態）
図３０は、本発明による電子管の第５実施形態を示す断面図である。図３０を参照すると、本実施形態の電子管６０は、チップ６６を備えている。チップ６６は、基板６４と、該基板６４上に形成された光電面となるダイヤモンド薄膜６２とを有している。チップ６６の製造方法及び材料は、上記した第１実施形態のチップ１６と同様である。
【００９９】
電子管６０は、さらに、パッケージ６１と、入射窓６３と、ステム６５とを備えている。パッケージ６１は、入射窓６３及びステム６５とともに電子管６０の内部を真空状態で密封するための容器である。本実施形態では、パッケージ６１は、金属などの導電性材料からなり、ＴＯ８型といった形状である。入射窓６３は、例えばＭｇＦ２、合成石英、ＵＶガラス、サファイア等からなり、パッケージ６１の一端において、固定枠６７に取り付けられている。ステム６５は、金属などの導電性材料からなり、パッケージ６１の他端に固定されている。チップ６６は、ダイヤモンド薄膜６２が入射窓６３と対向するようにパッケージ６１の内部に取り付けられており、ステム６５に設けられた複数のステムピン６５ａのうちの一部のステムピン６５ａに電気的に接続されている。複数のステムピン６５ａのうちの他のステムピン６５ａは、ステム６５を介してパッケージ６１に電気的に接続されている。この構成により、電子管６０に入射した光Ｌ１は、入射窓６３を通過し、ダイヤモンド薄膜６２に入射する。そして、ダイヤモンド薄膜６２において光Ｌ１の光量に応じた光電子ｅが発生する。光電子ｅは、ダイヤモンド薄膜６２において光Ｌ１が入射した面から出射し、パッケージ６１へ移動する。光電子ｅは、パッケージ６１からステム６５及びステムピン６５ａを介して電子管６０の外部へ取り出される。
【０１００】
本実施形態による電子管６０の製造方法は、以下のとおりである。第１実施形態のチップ１６と同様の製造方法を用いて、ダイヤモンド薄膜６２及び基板６４を有するチップ６６を形成する。このチップ６６を、パッケージ６１の内部に固定するとともに、ステムピン６５ａに電気的に接続する。入射窓６３をパッケージ６１の一端に設けられた固定枠６７に取り付け、ステム６５をパッケージ６１の他端に固定する。こうして形成された、パッケージ６１、入射窓６３、及びステム６５からなる容器を真空チャンバ内に入れ、内部の空気を排出する。この後、必要であれば、アルカリ金属をダイヤモンド薄膜６２の表面へ送り、アルカリ金属からなる光電面を形成する。そして、真空チャンバ内または大気中において、入射窓６３とパッケージ６１との境界をＡｌまたはＩｎを用いて密封し、冷却する。こうして、電子管６０が完成する。
【０１０１】
本実施形態による電子管６０によれば、上記した各実施形態と同様に、切断面が滑らかに形成された光電面を備えるとともに、製造時間を短縮できる電子管を提供することができる。
【０１０２】
（第６の実施の形態）
図３１は、本発明による光検出素子の第６実施形態を示す断面図である。図３１を参照すると、本実施形態の光検出素子７０は、チップ７６を備えている。チップ７６は、基板７４と、該基板７４上に形成されたダイヤモンド薄膜７２とを有している。本実施形態では、ダイヤモンド薄膜７２は、入射した光Ｌ１を検出する光検出面として機能する。チップ７６の製造方法及び材料は、上記した第１実施形態と同様である。また、チップ７６のダイヤモンド薄膜７２上には、電極７７ａ及び７７ｂが設けられている。電極７７ａ及び７７ｂは、ダイヤモンド薄膜７２上において互いに離れて設けられている。
【０１０３】
光検出素子７０は、パッケージ７１と、入射窓７３と、ステム７５と、搭載台８１とをさらに備えている。パッケージ７１は、入射窓７３及びステム７５とともに光検出素子７０の内部を真空状態で密封するための容器であり、本実施形態では筒状を呈している。入射窓７３は、例えばＭｇＦ２、合成石英、ＵＶガラス、サファイア等からなり、パッケージ７１の一端において、固定枠７８に取り付けられている。ステム７５は、パッケージ７１の他端に固定されている。ステム７５上には、チップ７６を搭載するための搭載台８１が載置されている。搭載台８１は、例えば金属製である。チップ７６は、ダイヤモンド薄膜７２が入射窓７３と対向するように搭載台８１上に載置されている。チップ７６に設けられた電極７７ａ及び７７ｂは、それぞれワイヤ７９ａ及び７９ｂを介してステム７５に設けられたステムピン７５ａ及び７５ｂに電気的に接続されている。ステムピン７５ａ及び７５ｂは、例えば図示しない電源回路に接続されており、ステムピン７５ａと７５ｂとの間に所定のバイアス電圧が印加される。この構成により、光検出素子７０に入射した光Ｌ１は、入射窓７３を通過し、ダイヤモンド薄膜７２に入射する。そして、ダイヤモンド薄膜７２において光Ｌ１の光量に応じたキャリアが発生する。このキャリアによって、電極７７ａと７７ｂとの間には、ダイヤモンド薄膜７２に入射した光Ｌ１の光量に応じた電流が流れることとなる。
【０１０４】
本実施形態による光検出素子７０の製造方法は、以下のとおりである。まず、シリコンウェハ上にダイヤモンド薄膜を形成し、その後に該ダイヤモンド薄膜上にＮｉ膜、Ａｕ膜を順に蒸着させる。このとき、Ｎｉ膜の厚さを例えば５０ｎｍ、Ａｕ膜の厚さを例えば３００ｎｍとするとよい。このＡｕ膜上にレジストを塗布した後、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて櫛型のパターンをレジストに形成する。そして、レジストパターンを介してＡｕ膜及びＮｉ膜に対しエッチングを行う。Ａｕ膜については、Ｉ２：ＫＩ：Ｈ２Ｏ＝１：２：１０の割合でＩ２及びＫＩを含む水溶液にシリコンウェハを浸した後、水洗いする。また、Ｎｉ膜については、ＨＮＯ３：ＣＨ３ＣＯＯＨ：アセトン（ＣＨ３ＣＯＣＨ３）＝１：１：１の割合でＨＮＯ３、ＣＨ３ＣＯＯＨ、及びアセトンを混合した液体にシリコンウェハを浸した後、水洗いする。こうして、Ａｕ膜及びＮｉ膜が櫛型のパターンに形成される。レジストをアセトンで除去し、アセトン及びメチルアルコールを用いてシリコンウェハを洗浄し乾燥させる。
【０１０５】
こうして、ダイヤモンド薄膜、及び櫛型のＡｕ膜、Ｎｉ膜が表面に形成されたシリコンウェハが得られる。このシリコンウェハを上記した第１実施形態のレーザ加工方法を用いて所定の大きさに切断することにより、チップ７６が形成される。このとき、Ａｕ膜及びＮｉ膜は切断されて電極７７ａ及び７７ｂとなる。ステム７５上に載置された搭載台８１上にチップ７６をはんだ等の接着剤を用いて固定し、ワイヤ７９ａ及び７９ｂでもって電極７７ａ及び７７ｂとステムピン７５ａ及び７５ｂとを互いに接続する。そして、入射窓７３が取り付けられたパッケージ７１とステム７５とを窒素雰囲気中或いは１．０×１０−７ｔｏｒｒ以下の真空中で互いに固定する。こうして、光検出素子７０が完成する。
【０１０６】
本実施形態による光検出素子７０は、入射した光Ｌ１を検出する光検出面として、ダイヤモンドまたはダイヤモンドを主成分とする材料からなり、上記した第１の実施形態のレーザ加工方法によって製造されたダイヤモンド薄膜７２を備えている。また、光検出素子７０は、ダイヤモンド薄膜７２上に互いに離れて設けられた２つの電極７７ａ及び７７ｂを備えている。これにより、切断面が滑らかに形成された光検出面を備えるとともに、製造時間を短縮できる光検出素子を提供することができる。なお、ダイヤモンド薄膜７２上に設けられる電極の数は、２つ以上であってもよい。
【０１０７】
本発明による半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、半導体薄膜チップ、電子管、及び光検出素子は、上記した各実施形態及び各実施例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記した各実施形態及び各実施例においては、半導体薄膜としてダイヤモンド薄膜を示したが、半導体薄膜の材料としてはダイヤモンドに限らず、他の様々な半導体を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】図１は、レーザ加工中の加工対象物の平面図である。
【図２】図２は、図１に示す加工対象物のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、レーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図４】図４は、図３に示す加工対象物のII−II線に沿った断面図である。
【図５】図５は、図３に示す加工対象物のIII−III線に沿った断面図である。
【図６】図６は、切断された加工対象物の平面図である。
【図７】図７は、レーザ加工方法における電界強度とクラックスポットの大きさとの関係を示すグラフである。
【図８】図８は、レーザ加工方法の第１工程における加工対象物の断面図である。
【図９】図９は、レーザ加工方法の第１工程における加工対象物の断面図である。
【図１０】図１０は、レーザ加工方法の第１工程における加工対象物の断面図である。
【図１１】図１１は、レーザ加工方法の第１工程における加工対象物の断面図である。
【図１２】図１２は、レーザ加工方法により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。
【図１３】図１３は、レーザ加工方法におけるレーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、レーザ加工装置の概略構成図である。
【図１５】図１５は、レーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、半導体薄膜の製造方法を説明するための図である。
【図１７】図１７は、半導体薄膜の製造方法を説明するための図である。
【図１８】図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、半導体薄膜の製造方法を説明するための図である。
【図１９】図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、半導体薄膜の製造方法を説明するための図である。
【図２０】図２０（ａ）及び図２０（ｂ）は、半導体薄膜の製造方法を説明するための図である。
【図２１】図２１（ａ）及び図２１（ｂ）は、半導体薄膜の製造方法を説明するための図である。
【図２２】図２２は、第１実施形態による半導体薄膜の製造方法によって製造された半導体薄膜チップを示す斜視図である。
【図２３】図２３は、第１実施形態による半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜、及び半導体薄膜チップの変形例を示す断面図である。
【図２４】図２４（ａ）は、第１実施形態による半導体薄膜及び半導体薄膜チップの第１実施例を示す写真である。図２４（ｂ）は、図２４（ａ）のＣ部分の拡大写真である。
【図２５】図２５（ａ）は、第１実施形態による半導体薄膜及び半導体薄膜チップの第２実施例を示す写真である。図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＤ部分の拡大写真である。
【図２６】図２６（ａ）は、第１実施形態による半導体薄膜及び半導体薄膜チップの第３実施例を示す写真である。図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のＥ部分の拡大写真である。
【図２７】図２７は、本発明による電子管の第２実施形態として、光電子増倍管を示す断面図である。
【図２８】図２８は、本発明による電子管の第３実施形態として、イメージ管を示す断面図である。
【図２９】図２９は、本発明による電子管の第４実施形態を示す断面図である。
【図３０】図３０は、本発明による電子管の第５実施形態を示す断面図である。
【図３１】図３１は、本発明による光検出素子の第６実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…加工対象物、５…切断予定ライン、７…改質領域、８、８ａ〜８ｇ…切断起点領域、９…クラック領域、１０…Ｓｉ基板、１１…シリコンウェハ、１２、２２、４２、５２、６２、７２…ダイヤモンド薄膜、１３…溶融処理領域、１４…切断予定ライン、１６、２６、４６、５６、６６、７６…チップ、２０…光電子増倍管、２１…バルブ、２４、４４、５４、６４、７４…基板、２５…ダイノード、４０…イメージ管、４１…セラミック側管、４５…蛍光体、５０、６０…電子管、５１、６１、７１…パッケージ、６３、７３…入射窓、７０…光検出素子、７７ａ、７７ｂ…電極、１００…レーザ加工装置、１０１…レーザ光源、１０５…集光用レンズ、１０９…Ｘ軸ステージ、１１１…Ｙ軸ステージ、１１３…Ｚ軸ステージ、ｅ、ｅ１…光電子、ｅ２…二次電子、Ｌ…レーザ光、Ｌ１…光、Ｌ２、Ｌ３…光像、Ｐ…集光点。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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