(57)【要約】【課題】素子間分離の際にダイシング用ブレードもしくはへき開用ブレードが、発光ダイオードの特性に寄与するエピタキシャル層端面にダメージを与えずに素子間分離が可能となるダイシング方法を提供する。【解決手段】半導体基板１上に半導体エピタキシャル層５を成長し多数の発光ダイオード素子を配列した発光ダイオード用エピタキシャルウェハより、独立した発光ダイオード素子とすべく素子間の分離を行う方法において、素子間のエピタキシャル層５の部分全てと半導体基板６の一部をエッチングして分離したのち、そのエッチング部５ａにおける残りの半導体基板の部分８をダイシング又はへき開によって切断し、素子間分離を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に半導体エピタキシャル層を成長し多数の発光ダイオード素子を配列した発光ダイオード用エピタキシャルウェハより、独立した発光ダイオード素子とすべく素子間の分離を行う方法において、
素子間のエピタキシャル層の部分全てと半導体基板の一部をエッチングして分離したのち、
そのエッチング部における残りの半導体基板の部分をダイシングによって切断し、素子間分離を行うことを特徴とするダイシング方法。
【請求項２】
半導体基板上に半導体エピタキシャル層を成長し多数の発光ダイオード素子を配列した発光ダイオード用エピタキシャルウェハより、独立した発光ダイオード素子とすべく素子間の分離を行う方法において、
素子間のエピタキシャル層の部分全てと半導体基板の一部をエッチングして分離したのち、
そのエッチング部における残りの半導体基板の部分をへき開によって切断し、素子間分離を行うことを特徴とするダイシング方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のダイシング方法において、
上記エピタキシャル層が活性層、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層及び電流拡散層を含み、これらの層の構成材料に対して選択エッチング性のないエッチング溶液を使用して、上記エッチングを行うことを特徴とするダイシング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード用エピタキシャルウェハより、独立した発光ダイオード素子とすべく素子間を分離するダイシング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハ内に形成された多数の発光ダイオード素子を個々に分離するために、素子間分離が行われている。この発光ダイオード素子作成工程における、素子間分離の方法は、素子間部分をダイシング用ブレードによって切断する方法と、素子間部分にへき開（劈開）用ブレードで傷を入れ、傷を入れた部分に力を加えへき開する方法がある。
【０００３】
素子間分離によって、各素子は形状的ならびに電気的に完全に分離され、発光ダイオードとしてチップの作成ならびに発光出力の高出力化が可能となる。
【０００４】
従来例としてダイシング用ブレードによって素子間部分を切断し、素子間分離を行う方法について図６を用いて説明する。図６は発光ダイオード素子作製工程における、ダイシング用ブレードを用いた素子間分離工程の図となる。図６において、１１は素子部分、１２は素子間部分、１３は表面電極、１４は裏面電極、１５は活性層、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層および電流拡散層を含むエピタキシャル層部分、１６は基板部分、２１ａはダイシング用ブレードである。
【０００５】
この方法では、ダイシング用ブレード２１ａを用いて素子間部分１２をエピタキシャル層部分１５の最表面から、エピタキシャル層部分１５ならびに基板部分１６を貫通して、裏面電極１４までを切断し、素子間分離を行う。図８には素子間分離後の素子の状態を示す。素子間部分１２がダイシング用ブレード２１ａによって完全に除去され、素子部分１１が各々完全に分離される。
【０００６】
もう１つの従来例として、へき開用ブレードによって素子間部分に傷を入れ、傷の部分に力を加えへき開をして、素子間分離を行う方法について図７を用いて説明する。図７は発光ダイオード素子の作成工程における、へき開用ブレードを用いた素子間分離工程の図である。図７において、２２はへき開用ブレード、２３はへき開用ブレード２２によって作成されたへき開傷、２４はへき開傷より発したへき開部分である。
【０００７】
この方法では、へき開用ブレード２２を用いてエピタキシャル層部分１５の最表面にへき開傷２３を入れ、へき開傷２３から切断する。へき開傷２３の先端から発したへき開部分２４は、エピタキシャル層部分１５ならびに基板部分１６を貫通して、裏面電極１４まで達し、素子間分離が行われる。素子間分離後の素子の状態は先の従来例と同様に図８に示す通りになる。
【０００８】
しかし、従来の素子間分離方法ではダイシング用ブレードの動作中のぶれにより、発光ダイオード素子の端面で微小な欠けが素子ごとにランダムに発生し、素子の表面積が不均一になり、発光出力のばらつきが大きくなる。図９は従来の素子間分離方法における発光ダイオード素子の平面図である。素子の端面に微小な欠けが発生している。従来の方法では、この微小な欠けがどうしても発生する。
【０００９】
また、へき開によって素子間分離を行う場合、へき開は必ずしも傷の先端より発生するとは限らず、傷の部分ではどこでもへき開が発生するので、傷の幅の分、各素子において面積の不均一が発生する。
【００１０】
一方、多数の発光部を配列した発光ダイオードアレイチップを形成し、その上に絶縁膜を形成したウェハをダイシングによって個々のチップに切り出す際、ウェハのチップ間の絶縁膜及びエピタキシャル層をエッチングして、発光部のｐｎ接合部以上の深さのダイシングガイド溝を形成し、しかる後に、ダイシングブレードにより前記ダイシングガイド溝に沿ってウェハをダイシングする、という発光ダイオードアレイのダイシング方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
これによれば、ウェハのチップ間の絶縁膜をエッチングして除去しておくので、ダイシング時に、チップ間の絶縁膜が切断により割れてそれが発光部領域へ波及することも、チップ間の絶縁膜の切断を基点とする結晶の欠けやクラックも発生しなくなる。また、ウェハのチップ間に形成するダイシングガイド溝を発光部のｐｎ接合部以上の深さに形成しておくので、ダイシング時に発生した欠けやクラックが発光部のｐｎ接合部に達するのを有効に抑制することができる。このため、チップ両端の発光部に生じる結晶の加工ひずみが低減され、発光出力が急激に低下するという現象も起きなくなる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−２７９４７９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
発光ダイオードの発光出力を決める要因の１つは、エピタキシャル層表面の表面電極の面積を除いた部分の面積の大きさである。発光出力を同一の発光ダイオード用エピタキシャルウェハより作成される発光ダイオード素子で一定にするためには、上記の表面の面積を一定にする必要がある。
【００１４】
しかしながら、図６で説明した従来のダイシング用ブレードによって素子間を分離する方法では、ダイシング用ブレードの動作中のぶれにより、発光ダイオード素子の端面で微小な欠けが素子ごとにランダムに発生し、素子の表面積が不均一になり、発光出力のばらつきが大きくなる。図９は従来の素子間分離方法における発光ダイオード素子の平面図である。素子の端面に微小な欠けが発生している。従来の方法では、この微小な欠けがどうしても発生する。
【００１５】
また、図７で説明した従来のへき開によって素子間分離を行う方法では、へき開は必ずしも傷の先端より発生するとは限らず、傷の部分ではどこでもへき開が発生するので、傷の幅の分、各素子において面積の不均一が発生する。
【００１６】
また、それ以上に問題であるのがダイシング用ブレードならびにへき開用ブレードが発光ダイオード素子端面に直接触れるため、端面がブレードによりダメージを受け、端面のリーク電流が増大してしまうことである。端面のリーク電流は発光に寄与しない電流であるので、同じ発光出力で消費電力を増大してしまう問題が生じる。
【００１７】
さらにまた、特許文献１のダイシング方法では、個々のチップに切り出す際、ウェハのチップ間の絶縁膜及びエピタキシャル層をエッチングしてダイシングガイド溝を形成するが、これはウェハのチップ間にダイシングガイド溝を発光部のｐｎ接合部以上の深さに形成しておくだけであり、ダイシングガイド溝はエピタキシャル層の途中までの深さしかない。その後の工程であるダイシングブレードによるダイシングは、このエピタキシャル層の残りの厚さ部分と半導体基板の厚さを一体とした全体に対して行われる。従って、ダイシングブレードがエピタキシャル層の残りの厚さ部分に直接触れることになり、ダイシング用ブレードの動作中のぶれにより、発光ダイオード素子の端面で微小な欠けが素子ごとにランダムに発生し易く、素子の表面積が不均一になり、発光出力にばらつきが生じる原因となる。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、素子間分離の際にダイシング用ブレードもしくはへき開用ブレードが、発光ダイオードの特性に寄与するエピタキシャル層端面にダメージを与えずに素子間分離が可能となるダイシング方法であって、従って、同一エピタキシャルウェハで均一な発光出力をもち、端面のリーク電流を抑えた発光ダイオード素子を製造することのできるダイシング方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００２０】
請求項１の発明に係るダイシング方法は、半導体基板上に半導体エピタキシャル層を成長し多数の発光ダイオード素子を配列した発光ダイオード用エピタキシャルウェハより、独立した発光ダイオード素子とすべく素子間の分離を行う方法において、素子間のエピタキシャル層の部分全てと半導体基板の一部をエッチングして分離したのち、そのエッチング部における残りの半導体基板の部分をダイシングによって切断し、素子間分離を行うことを特徴とする。
【００２１】
請求項２の発明に係るダイシング方法は、半導体基板上に半導体エピタキシャル層を成長し多数の発光ダイオード素子を配列した発光ダイオード用エピタキシャルウェハより、独立した発光ダイオード素子とすべく素子間の分離を行う方法において、素子間のエピタキシャル層の部分全てと半導体基板の一部をエッチングして分離したのち、そのエッチング部における残りの半導体基板の部分をへき開によって切断し、素子間分離を行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載のダイシング方法において、上記エピタキシャル層が活性層、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層及び電流拡散層を含み、これらの層の構成材料に対して選択エッチング性のないエッチング溶液を使用して、上記エッチングを行うことを特徴とする。
【００２３】
＜発明の要点＞
本発明は、発光ダイオード素子の素子間分離に際し、先ずエピタキシャル層部分全てと基板部分の一部をエッチングで素子間分離し、その次に残りの基板部分をダイシングもしくはへき開によって素子間分離をすることを特徴とする。
【００２４】
この素子間分離方法によって、素子の表面積が一定となり、なおかつエピタキシャル層部分にダイシングもしくはへき開用のブレードが触れないので、素子の端面にダメージを与えずにすむ。
【００２５】
本発明のエッチングでは各素子部分の幅を同一にする必要があるため、エッチング溶液は発光ダイオード素子の活性層、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層、電流拡散層を含むエピタキシャル層部分の構成材料に対して、選択エッチング性がないものを使用する必要がある。
【００２６】
なお、素子間部分をエッチングしてウェハに溝を形成する点で特許文献１と類似するが、本発明の方法において形成される溝はエピタキシャル層の部分全てを貫き半導体基板に達する深さの溝であり、従って、本発明の場合、ダイシング又はへき開は基板部分だけにおいて行われ、エピタキシャル層に対しては行われない点で、特許文献１と相違する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００２８】
図１は本発明の実施形態における発光ダイオード素子の素子間分離方法での分離箇所を示したものである。ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層よりＡｌ組成の高いｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、同じくＡｌＧａＩｎＰ活性層よりＡｌ組成の高いｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、及びＧａＰ電流拡散層を含むエピタキシャル層部分５ならびにＧａＡｓ基板部分６を備えるウェハにおいて、フォトリソグラフィーによって素子部分１と素子間部分２を形成し、金属電極蒸着によってＡｕＺｎ／Ｎｉ／Ａｕ表面電極３とＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ裏面電極４とを形成する。素子部分１の幅は３００μｍ、素子間部分２の幅は７０μｍである。素子間部分２の中の７がウエットエッチングにより素子間分離を行う部分、８がダイシングにより素子間分離を行う部分である。
【００２９】
次に図２及び図３を用いて、具体的に本発明の実施例を説明する。
【００３０】
まず、図２（Ａ）に示すように、半導体基板上に半導体エピタキシャル層を成長し多数の発光ダイオード素子を配列した発光ダイオード用エピタキシャルウェハの素子表面全体に、ポジレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによって素子間部分の中心に幅３０μｍの穴９ａをあけたエッチングパターン層９を形成する（図２（Ａ））。次に素子裏面全体にポジレジストを塗布し、エッチング保護層１０を形成する（図２（Ａ））。
【００３１】
その次に、ＨＢｒとＨ２Ｏ２とＨ２Ｏを混合したエッチング溶液を作製し、試料を１時間エッチング溶液に静止状態で浸す。このＨＢｒとＨ２Ｏ２とＨ２Ｏの混合エッチング溶液は、エピタキシャル層部分５の各層構成材料に対して選択性がないので、均一にエッチングすることが出来る。エッチング終了後、５分間水洗いし、その後乾燥する。このエッチングで素子間部分２におけるエピタキシャル層部分５の縦方向並びに横方向がそれぞれ２０μｍエッチングされ、素子部分１の幅は同一で、且つ所望の大きさとなる（図２（Ｂ））。また、素子間部分２の縦方向においてはエピタキシャル層部分５が全部とＧａＡｓ基板部分６の一部がエッチングされ、素子間部分２の表面はＧａＡｓ基板部分６となる（図２（Ｂ））。すなわち、ウエットエッチングにより素子間分離を行う部分７（図１参照）がエッチングされて、ＧａＡｓ基板部分６に達する深さの溝５ａが形成され、その溝５ａの底面が溝を通して上方に露出する。また、ＧａＡｓ基板部分６には、図１に示したダイシングにより素子間分離を行う部分８に対応する層厚部分が残る。
【００３２】
その後、アセトンを用いてエッチングパターン層９とエッチング保護層１０を除去する（図３（Ｃ））。
【００３３】
そして最後に残りのＧａＡｓ基板部分６と裏面電極４をダイシング用ブレード２１ｂによってダイシングする（図３（Ｄ））。この時、ＧａＡｓ基板部分６の表面積は発光出力には寄与しないので素子間部分２の基板部分６は全て除去する必要はない。よってダイシング用ブレード２１ｂがエピタキシャル層部分５の端面に触れないようにブレードの幅４０μｍとして、素子間部分２の中心をダイシングする。
【００３４】
本実施例による素子間分離後の素子の状態を図４に示す。また、図５には本実施例の素子間分離方法における発光ダイオード素子の平面図を示す。本実施例の素子間分離方法により、素子端面の微小な欠けは発生しなくなった。
【００３５】
上記実施例では、図３（Ｃ）のウェハに対し、ダイシング用ブレード２１ｂを用いて、残りのＧａＡｓ基板部分６と裏面電極４のダイシングをしたが、このダイシング用ブレードの代わりにへき開用ブレードを用い、へき開によって素子の分離を行うこともでき、このへき開による方法によってもダイシングによる場合と同じく、素子端面の微小な欠けの発生のない良好な分離を行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、素子間のエピタキシャル層の部分全てと半導体基板の一部をエッチングして分離したのち、そのエッチング部における残りの半導体基板の部分をダイシング又はへき開によって切断し、素子間分離を行う。このため本発明によれば、素子間分離の際にダイシング用ブレードもしくはへき開用ブレードが、発光ダイオードの特性に寄与するエピタキシャル層端面にダメージを与えずに素子間分離が可能となるので、端面のリーク電流を抑え、発光出力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における発光ダイオード素子の素子間分離方法の概要を示した図である。
【図２】本発明の実施例における、発光ダイオード素子の素子間分離方法のプロセス工程を示したもので、その前半の工程（Ａ）（Ｂ）を素子構造で示した図である。
【図３】本発明の実施例における、発光ダイオード素子の素子間分離方法のプロセス工程を示したもので、その後半の工程（Ｃ）（Ｄ）を素子構造で示した図である。
【図４】本発明の実施例における、発光ダイオード素子の素子間分離後の素子構造を示した図である。
【図５】本発明の実施例における、発光ダイオード素子の素子間分離後の状態を示した平面図である。
【図６】従来例における、ダイシング用ブレードを用いた発光ダイオード素子の素子間分離方法を示した図である。
【図７】従来例における、へき開用ブレードを用いた発光ダイオード素子の素子間分離方法を示した図である。
【図８】従来例での発光ダイオード素子の素子間分離後の素子構造を示した図である。
【図９】従来例での発光ダイオード素子の素子間分離後の平面を示した図である。
【符号の説明】
１  素子部分
２  素子間部分
３  表面電極
４  裏面電極
５  エピタキシャル層部分
５ａ  溝
６  ＧａＡｓ基板部分
７  ウエットエッチングにより素子間分離を行う部分
８  ダイシングにより素子間分離を行う部分
９  エッチングパターン層
９ａ  穴
１０  エッチング保護層
【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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