(57)【要約】【課題】ガリウムを含む半導体装置の基板を分割する際に、分割面が平面で均一に形成でき、電極の導通不良や樹脂剥離の発生が少ない半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は、ガリウムを用いたｎ型半導体層２およびｐ型半導体層３を形成した基板１に、レーザ照射６により溝を形成して、個々の基板の境界とする工程と、基板１を酸溶液（塩酸）７に浸漬する工程と、基板１を塩酸７から取り出し、溝を形成した境界から個々の基板に分割する工程とを含むことを主要な特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と基板の少なくとも一方にガリウムを含む半導体層を形成した基板を、レーザ照射により分割する半導体装置の製造方法において、前記基板に対し分割する箇所にレーザ照射により溝を形成して個々の基板の境界とする工程と、前記基板を酸溶液に浸漬する工程と、前記基板を前記溝を形成した境界から個々の前記基板に分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記基板を酸溶液から取り出した後、前記溝を形成した境界から個々の前記基板に分割することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記基板を前記溝を形成した境界から個々の前記基板に分割した後、前記酸溶液に浸漬することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記レーザ照射する箇所は、前記半導体層が形成された反対面から照射して前記溝を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記溝は、断面が略Ｖ字状に形成されるよう前記レーザ照射を斜め方向から照射することを特徴とする請求項１または４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記レーザ照射する箇所は、前記半導体層が形成された面側から照射して前記溝を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記酸溶液は、塩酸または硝酸を主成分とした溶液であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体装置は発光素子であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記溝は、前記基板の厚みの３０％以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光線にて半導体層と基板の少なくとも一方にガリウムを含む半導体層を形成した基板を切断する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガリウムを用いた半導体装置の一例である発光素子を製造する場合、基板となるウェハに回路を形成し、縦列および横列に基板をそれぞれ分割して発光素子とする必要がある。
【０００３】
図５に従来のガリウムを含む半導体層を形成した基板を用いた半導体装置の一例である発光素子の製造方法を説明する。
【０００４】
基板１はサファイヤで形成され、基板１上にＭＯＣＶＤエピタキシャル成長により窒化ガリウムからなるｎ型半導体層２およびｐ型半導体層３が形成されており、ＲＩＥ（リアクティブ イオン エッチング）にて、ｐ型半導体層３の一部を除去しｎ型半導体層２を露出させ、露出させたｎ型半導体層２とｐ型半導体層３上に、ｎ型電極４とｐ型電極５を形成する（同図（ａ））。
【０００５】
基板１にダイシングソー（図示せず）にて溝１０を形成し、その溝１０から分割して個々の基板１とする（同図（ｃ））。
【０００６】
ガリウムヒ素やガリウムリンなどを基板に使用した半導体装置では、分割を行う場合でも基板の硬度が高くないため、ダイシングソーなどで切断して分割していたが、サファイヤや窒化ガリウムを使用した基板では、その硬度が高いため、ダイシングソーのみで切断することは困難なため、ダイシングソーで分割箇所に溝を形成し、溝を境界として基板を分裂させるような方法を行っていた。
【０００７】
このような製造方法では、基板を形成するサファイヤや窒化ガリウムの硬度が高いため、溝の形成に時間がかかったり、使用するダイシングソーのブレードが高熱となったり、ブレードの摩耗が激しいため交換頻度が高くコスト高となったりしていた。また、基板の硬度が高いので深く溝が形成できず、浅い溝から割るように分割すると切断面が平面とならず、不均一な破断面となって割れてしまいやすい。図６は、不均一な破断面となった半導体装置の一例であり、同図（ａ）は全体図で、（ｂ）はＡ部拡大図である。このように、切断面が不均一な破断面となると、隣接する半導体装置となる基板まで割れてしまうという問題があった。
【０００８】
この問題を解決するために、近年ではＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）などのレーザ光線を用いることにより、溝を形成することが提案されている。レーザ光線は、局所的に高温とすることができるので、深い溝を早く形成することができ、短い加工時間で半導体装置の基板を個々の部材に切断することが可能である。
【０００９】
特許文献１においては、窒化物半導体装置の基板の一方の面からレーザ光線を縦列および横列に照射し、スクライブラインを形成した後に、ダイサーにて他方の面から、反対面に形成したスクライブラインに合わせて溝を形成し、窒化物半導体装置の基板を分割する技術が開示されている。
【００１０】
また、特許文献２においては、窒化物半導体装置の基板の一方の面からダイサーにより溝を形成した後に、レーザ光線にて溝に対して照射することで、更なる切断用の溝を形成し、その切断用溝から窒化物半導体装置の基板を分割する技術が開示されている。
【００１１】
また、特許文献３においては、半導体ウェハの半導体形成側の表面にレーザ照射して分割用溝を形成した後、半導体ウェハに液体窒素を接触させることにより、熱衝撃を与え、分割溝から熱応力で亀裂が生じ分割するという方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１６３４０３号公報（段落番号００３８−００４３，図１）
【特許文献２】特開平１１−１７７１３７号公報（段落番号００４２−００４５，図１）
【特許文献３】特開２００１−２８４２９２号公報（段落番号００２７−００３４，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする問題点は、基板を分割しようとする箇所にレーザ光線を照射し局部的に１０００℃以上の高温にして、基板および基板に積層した半導体層に用いられるガリウムを含む化合物を昇華させて溝を形成するが、昇華したガリウムを含む化合物の一部は酸化ガリウム等のガリウム化合物（以下、ガリウム化合物と称す。）となり、基板や電極に付着してしまうことである。
【００１３】
このように、ガリウム化合物である付着物が基板に形成した電極に付着すると、この半導体装置の電極を用いて他の電極に接続した場合や、ワイヤーボンディングにて他の電極と接続した場合では、導通状態を低下させたり、ワイヤー接続強度を低下させたりするという問題が発生する。
【００１４】
また、この付着物が基板上に付着し、そのまま樹脂封止を行った場合では、その基板と樹脂の間に隙間ができ、そこから水分が侵入したり、加熱すると付着物が界面の汚れとなって剥離が発生したりするという問題がある。
【００１５】
そこで本発明は、半導体層と基板の少なくとも一方にガリウムを含む半導体層を形成した基板を分割する際に、分割面が平面で均一に形成でき、電極の導通不良や樹脂剥離の発生が少ない半導体装置の製造方法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】
【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体層と基板の少なくとも一方にガリウムを含む半導体層を形成した基板を、レーザ照射により溝を形成して個々の基板の境界とする工程と、基板を酸溶液に浸漬する工程と、基板を溝を形成した境界から個々の基板に分割する工程とを含むことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明の半導体装置の製造方法は、半導体層と基板の少なくとも一方にガリウムを含む半導体層を形成した基板にレーザを照射して分割して個々の基板とするための溝を形成し、溝を形成した基板を酸溶液に浸漬することで、レーザ照射の際に付着するガリウム化合物の付着物を除去することができる。
【００１８】
よって、個々の基板とした時に基板に形成した電極に、付着物が付くことがないので、基板に形成された電極の接続強度の低下が防止できる。また、基板を樹脂で封止する場合に、付着物を除去することにより、界面の汚れを取ることができるので、樹脂の剥離などが防止できる。
【００１９】
また、半導体装置を発光素子とした場合に、発光面に付着したガリウム化合物を酸溶液で除去できるので、発光面から出射される光の輝度低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、半導体層と基板の少なくとも一方にガリウムを含む半導体層を形成した基板を分割する際に、切断面が平面で均一となり、レーザ照射による分割をする際に付着する付着物を除去できる半導体装置を得るために、レーザ照射により分割する境界である溝を形成した基板を、酸溶液に浸漬することで、付着物を除去することを実現した。
【００２１】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、半導体層と基板の少なくとも一方にガリウムを含む半導体層を形成した基板を、レーザ照射により分割する半導体装置の製造方法において、前記基板に対し分割する箇所にレーザ照射により溝を形成して個々の基板の境界とする工程と、前記基板を酸溶液に浸漬する工程と、前記基板を前記溝を形成した境界から個々の前記基板に分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法としたものであり、酸溶液に浸漬することで、レーザ照射により発生した付着物であるガリウム化合物を除去することができる。
【００２２】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、基板を酸溶液から取り出した後、前記溝を形成した境界から個々の前記基板に分割することを特徴とする半導体装置の製造方法としたものであり、酸溶液に浸漬することで、レーザ照射により発生した付着物であるガリウム化合物を除去することができる。
【００２３】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、基板を前記溝を形成した境界から個々の前記基板に分割した後、前記酸溶液に浸漬することを特徴とする半導体装置の製造方法としたものであり、個々の発光素子の間に隙間ができるため付着物であるガリウム化合物を効率的に除去することができる。
【００２４】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、レーザ照射する箇所は、半導体層が形成された反対面から照射して溝を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法としたものであり、半導体層が形成された反対面からレーザ照射することで、半導体層への熱の影響を抑えることができる。
【００２５】
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、溝は、断面がＶ字状に形成されるようレーザ照射を斜め方向から照射することを特徴とする半導体装置の製造方法としたものであり、溝を略Ｖ字状とすることで、半導体層内部で発光した光が外部に取り出し易くなるため、輝度が向上する。
【００２６】
上記課題を解決するためになされた第６の発明は、レーザ照射する箇所は、半導体層が形成された面側から照射して前記溝を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法としたものであり、半導体層が形成された面側を目視で確認しながらレーザ照射することができ、容易に基板の分割箇所が確認できる。
【００２７】
上記課題を解決するためになされた第７の発明は、酸溶液は、塩酸または硝酸であることを特徴とする半導体装置の製造方法としたものであり、塩酸に浸漬した場合には、レーザ照射により発生したガリウム化合物が塩酸により塩化ガリウムとなり除去することができる。
【００２８】
上記課題を解決するためになされた第８の発明は、半導体装置は発光素子であることを特徴とする半導体装置の製造方法としたものであり、発光素子の発光面に付着した付着物を除去することにより、輝度低下が防止できる。
【００２９】
上記課題を解決するためになされた第９の発明は、溝は、基板の厚みの３０％以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法としたものであり、溝を基板の厚みの３０％以上とすることにより、基板を切断した際の分割面を、均一にすることができる。
【００３０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法によって得られる半導体装置の一例である発光素子について図１および図２に基づいて説明する。
【００３１】
図１は本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によって得られた半導体装置の構成を説明する図である。図２は本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【００３２】
まず、図１に基づいて本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法によって得られる半導体装置の一例である発光素子の構成について説明する。
【００３３】
図１に示すように、個々に切断された発光素子は、サファイヤあるいは窒化ガリウムにて形成した基板１に、窒化ガリウムにて形成したｎ型半導体層２が積層され、ｎ型半導体層２に窒化ガリウムにて形成したｐ型半導体層３が積層されている。ｎ型半導体層２の領域にｎ型電極４が形成され、ｐ型半導体層３の領域にｐ型電極５が形成されている。
【００３４】
この発光素子にｐ型電極５にプラス極を、ｎ型電極４にマイナス極を接続し電流を流すことにより、ｐ型電極５およびｎ型電極４の形成面の反対面を発光面として発光する。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を図２に基づいて説明する。
【００３６】
図２において、サファイヤまたは窒化ガリウムにて形成した基板１上に、ｎ型半導体層２及びｐ型半導体層３の各半導体層をＭＯＣＶＤ法等にて成膜する（同図（ａ））。
【００３７】
次に、ｎ型半導体層２およびｐ型半導体層３が形成された基板１をＲＩＥにより、ｐ型半導体層３の一部を除去しｎ型半導体層２を露出させ各領域を形成し、それぞれのｐ型半導体層３領域とｎ型半導体層２領域にそれぞれオーミックコンタクトが得られるように、ｐ型半導体層３領域にはｐ型電極５を、ｎ型半導体層２領域にはｎ型電極４を形成する（同図（ｂ））。
【００３８】
そして、ｎ型電極４およびｐ型電極５を形成した基板１は、所定の厚みに、電極の形成面とは反対側から研磨する（同図（ｃ））。
【００３９】
所定の厚みとした基板１を個々の発光素子とするために、ＹＡＧレーザ６にて、基板１に対し縦列および横列にｐ型電極５およびｎ型電極４を形成した面側から照射し、境界となる溝を、基板１の厚みの３０％〜６０％程度の深さとなるように形成する（同図（ｄ））。
【００４０】
溝の深さが基板１の厚みの３０％より浅過ぎる場合では、個々の基板に分割する際に、境界の分割面が均一にならずに破断面となってしまう。６０％より深過ぎる溝を形成した場合では、酸溶液に浸漬した際に基板の割れが発生したり、レーザ照射による溝の形成時間の増大を招いたりすることがあるので、基板１の厚みに対して３０％〜６０％程度の深さの溝を形成するのが望ましい。
【００４１】
ＹＡＧレーザ６を基板１のｐ型電極５およびｎ型電極４を形成した面側から照射することで、目視で確認しながらレーザ照射することができ、容易に基板の分割箇所が確認できる。
【００４２】
この際に、ＹＡＧレーザ６の照射により、ガリウムが溶融、蒸発したり、酸化反応した場合、ガリウムや酸化ガリウム等の化合物となって、境界を形成する溝の側面や、ｐ型電極５またはｎ型電極４などに付着する（図示せず）。
【００４３】
溝を形成した基板１を、塩酸を主成分とした酸溶液である塩酸７を貯留した溶液槽８へ５分間浸漬する。この塩酸７は、３０％程度の濃度の溶液を希釈し、８０℃以下である（同図（ｅ））。
【００４４】
これにより、ガリウム化合物が、酸化ガリウムの場合の一例として、境界を形成する溝の側面に付着した付着物である酸化ガリウムが、Ｇａ2Ｏ3＋６ＨＣｌ→２ＧａＣｌ3＋３Ｈ2Ｏで示される反応により剥離し除去される。
【００４５】
最後に、溝を形成した基板１を溶液槽８の塩酸７から取り出し、純水で洗浄した後乾燥させ、ローラ９で基板１の電極形成面とは反対面から押圧する（同図（ｆ））。このローラ９の押圧により、境界である溝から割れるように分割され個々の発光素子となる。
【００４６】
本発明の実施の形態では、ローラ９を用いて個々の発光素子に分割しているが、境界である溝にブレードを押しあてて個々の発光素子に分割してもよい。
【００４７】
酸溶液は、硝酸などを主成分とした溶液としても、付着物である酸化ガリウムの除去が可能である。この場合、酸化ガリウムは、Ｇａ2Ｏ3＋６ＨＮＯ3→２Ｇａ（ＮＯ3）3＋３Ｈ2Ｏで示される反応により、付着した酸化ガリウムが剥離し除去される。
【００４８】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、図２（ｄ）に示されるように、基板１に、ｎ型半導体層２およびｐ型半導体層３が形成され、ｎ型電極４およびｐ型電極５を形成した面側からＹＡＧレーザ６を照射して溝を形成したが、ｎ型半導体層２およびｐ型半導体層３が形成された反対面から、ＹＡＧレーザ６を照射してもよい。
【００４９】
図３（ａ）に示すようにｎ型電極４およびｐ型電極５が形成された反対面側からＹＡＧレーザ６を照射して溝１０を形成する。このように、基板１の電極形成面とは反対面側から溝１０を形成することで、熱の影響を、ｎ型電極４およびｐ型電極５や、ｎ型半導体層２およびｐ型半導体層３の接合面に与えることなく溝１０を形成することができ、輝度の高い発光素子とすることができる。
【００５０】
また、図３（ｂ）に示すように、ｎ型電極４およびｐ型電極５が形成された反対面側からＹＡＧレーザ１１を斜めから照射して溝１２を形成する。このように、基板１の電極形成面とは反対面側からＹＡＧレーザ１１を斜めに照射し、断面が略Ｖ字状となる溝１２を形成することで、半導体層内部で発光した光が外部に取り出し易くなるため、輝度が向上する。
【００５１】
溝１２は、断面を略Ｖ字状とする以外に、傾斜面と垂直面とで形成される溝としてもよい。
【００５２】
図３で示される溝１０，１２を形成する場合は、基板１の電極形成面側からレーザ照射をする場合と同様に、基板１の厚みに対して３０％〜６０％程度の深さの溝を形成するのが望ましい。
【００５３】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法について図４に基づいて説明する。
【００５４】
図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同じ工程であるので説明を省略する。
【００５５】
図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の工程でサファイアあるいは窒化ガリウムの基板上に半導体層と電極を形成し、所定の厚みとした基板１を個々の発光素子とするために、ポリエチレン等で構成されたダイシングテープ１３にｐ型電極５およびｎ型電極４の形成面の反対面を貼り付ける。（同図（ｄ））。
【００５６】
ＹＡＧレーザ６にて、基板１に対し縦列および横列にｐ型電極５およびｎ型電極４を形成した面側から照射し、境界となる溝を、基板１の厚みの３０％以上の深さとなるように形成する（同図（ｅ））。
【００５７】
溝を形成した後、ローラ９でダイシングテープ１３の基板１を貼り付けた面とは反対の面を押圧する（同図（ｆ））。このローラ９の押圧により、境界である溝から割れるように分割され個々の発光素子となる。
【００５８】
その後、ダイシングテープ１３を加熱し、分割された個々の発光素子の間に隙間ができるようにダイシングテープ１３を引き伸ばし隙間を形成した状態で固定する（同図（ｇ））。
【００５９】
次にダイシングテープ１３に個々の発光素子を貼り付けたままの状態で、塩酸を主成分とした酸溶液である塩酸７を貯留した溶液槽８へ５分間浸漬する。この塩酸７は、３０％程度の濃度の溶液を希釈し、８０℃以下である（同図（ｈ））。
【００６０】
個々の発光素子の間に隙間を入れることにより発光素子の断面に形成されたガリウム化合物が効率的に除去される。隙間は溶液が入る程度の隙間であれば良く、望ましくは１０μｍ以上あればよい。特に窒化ガリウムを基板１に用いた場合、断面に形成されるガリウム化合物はサファイアを基板に用いた場合に比較すると多量に付着するため除去の効果は大きくなる。
【００６１】
このように、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、個々の基板とするために、レーザ照射によって形成された境界である溝を形成する際に付着するガリウム化合物を酸溶液に浸漬することにより除去することができる。よって、半導体素子として発光素子を製造する場合は、発光面に付着した付着物が除去できるので、輝度の低下を防止することができる。
【００６２】
上記実施の形態では、基板として主にサファイアあるいは窒化ガリウムを用いて説明したが、基板は他の窒化ガリウム系化合物、ガリウムヒ素系化合物、ガリウムリン系化合物等のガリウムを含む化合物にも適用することができる。
【００６３】
また、半導体装置として発光素子としたが、受光素子やトランジスタ等の電子素子でも構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
レーザ光線にて半導体層と基板の少なくとも一方にガリウムを含む半導体層を形成した基板を切断する半導体装置の製造方法として有効であり、特に、サファイヤとガリウム化合物半導体を基板に用いた発光素子の製造方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によって得られた半導体装置の構成を説明する図
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図
【図３】他の実施の形態である半導体装置の製造方法を説明する図
【図４】他の実施の形態である半導体装置の製造方法を説明する図
【図５】従来の半導体装置の製造方法を説明する図
【図６】従来の半導体装置の製造方法によって得られる半導体装置の状態を示す図
【符号の説明】
【００６６】
１  基板
２  ｎ型半導体層
３  ｐ型半導体層
４  ｎ型電極
５  ｐ型電極
６，１１  ＹＡＧレーザ
７  塩酸
８  溶液槽
９  ローラ
１０，１２  溝
１３  ダイシングテープ
【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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