(57)【要約】【課題】  窒化物半導体を用いたＬＤやＬＥＤ、トランジスタなどの窒化物半導体素子を製造する場合に、ウェハからチップ化を容易に行うことができ、とくにＬＤを形成する場合に、劈開による共振器端面を形成することができる窒化物半導体素子の製法およびその方法により得られる窒化物半導体発光素子を提供する。【解決手段】  ＧａＮ系基板１に窒化物半導体積層部６を形成したウェハ１０からチップ化する切断予定ラインＡの少なくとも一部に、ウェハ１０の他面側からＧａＮ系基板１内の一定の深さｄに焦点を合せて、ＧａＮ系基板１のバンドギャップ波長より長い波長で、多光子吸収を起こす電界強度のレーザ光ＬＢを照射することにより、ＧａＮ系基板１の内部にレーザ光による加工痕１１を形成する。その後、ウェハ１０に衝撃を与えることにより、加工痕１１の近傍に形成される切断起点１２に沿ってウェハ１０を切断する。【選択図】        図１
2007087973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ＧａＮ系基板からなるウェハの一面上に少なくともｎ形層およびｐ形層を含む窒化物半導体層からなる半導体積層部を形成し、
（ｂ）前記ウェハからチップ化する切断予定ラインの少なくとも一部に、前記ウェハの他面側から前記ＧａＮ系基板内の一定の深さに焦点を合せて、前記ＧａＮ系基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長より長い波長で、多光子吸収を起こす電界強度のレーザ光を照射することにより、前記ＧａＮ系基板の内部にレーザ光による加工痕を形成し、
（ｃ）前記ウェハに衝撃を与えることにより、前記加工痕近傍に形成される切断起点に沿って前記ウェハを切断する
ことを特徴とする窒化物半導体素子の製法。
【請求項２】
前記照射するレーザ光の波長が、前記ＧａＮ系基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長より長く、かつ、該波長の３倍以下である請求項１記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項３】
前記照射するレーザ光の波長が、前記基板の材料と照射されるレーザ光の波長との関係で、吸収係数が前記基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長で０.１〜１００ｃｍ-1の範囲に入るように設定されてなる請求項１記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項４】
前記ＧａＮ系基板がＧａＮからなり、前記照射するレーザ光の波長が５００〜７００ｎｍである請求項２または３記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項５】
前記照射するレーザ光の強度Ｔが、５×１０9Ｗ／ｃｍ2＜Ｔ＜２×１０10Ｗ／ｃｍ2である請求項１ないし４のいずれか１項記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項６】
前記ＧａＮ系基板の厚さを１００〜４００μｍにし、前記加工痕を前記基板の前記レーザ光照射面側から５μｍ以上深い側で、かつ、前記基板の照射面側と反対面から１５μｍまでの間に形成する請求項１ないし５のいずれか１項記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項７】
前記加工痕の１つと前記ＧａＮ系基板面に対して垂直に５〜５０μｍ離れた位置に第２の加工痕を形成する請求項６記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項８】
前記窒化物半導体層からなる半導体積層部を、ストライプ状発光領域を有するレーザダイオードを構成するように形成し、前記ウェハからチップ化する際に、前記ストライプ状発光領域の端面が劈開面となるようにチップ化する請求項１〜７のいずれか１項記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項９】
前記窒化物半導体層からなる半導体積層部が発光ダイオードを構成するように前記半導体積層部を形成する請求項１〜７のいずれか１項記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項１０】
ＧａＮ系基板と、該ＧａＮ系基板上に発光層を形成するように窒化物半導体からなる少なくともｎ形層およびｐ形層が積層されることにより形成される半導体積層部とからなり、該ＧａＮ系基板および前記半導体積層部がウェハからチップ化されることにより形成される窒化物半導体発光素子であって、前記チップ化された半導体発光素子の少なくとも１つの側面は、前記基板の内部にレーザ照射による加工痕が形成され、該加工痕に起因して形成される破断面により形成されてなる窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記半導体積層部がストライプ状発光領域を有するレーザダイオードになるように形成され、該ストライプ状発光領域の端面が前記加工痕に起因して形成される劈開面になるようにウェハからチップ化されてなる請求項１０記載の窒化物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物半導体を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）、トランジスタ素子などの半導体素子の製法およびその方法により得られる窒化物半導体発光素子に関する。さらに詳しくは、ウェハからチップ化する際の切断を劈開面による鏡面で得たり、切断の際の歩留りを向上させたりすることができる窒化物半導体素子の製法およびその製法により得られる窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化物半導体を用いた青色系発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの窒化物半導体発光素子が実用化されている。この窒化物半導体を用いた青色系の光を発光するＬＥＤは、たとえば図１０に示されるように、サファイア基板５１上に、ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮなどからなる低温バッファ層５２、ＧａＮなどからなるｎ形層５３と、バンドギャップエネルギーがｎ形層５３のそれよりも小さく発光波長を定める材料、たとえばＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が種々変り得ることを意味する、以下同じ）化合物半導体からなる活性層（発光層）５４と、ＧａＮなどからなるｐ形層５５とが積層されて半導体積層部５６が形成され、その表面に透光性導電層５７を介して、ｐ側電極５８が設けられ、積層された半導体積層部５６の一部がエッチングされて露出したｎ形層５３の表面にｎ側電極５９が設けられることにより形成されている。なお、ｎ形層５３およびｐ形層５５はキャリアの閉じ込め効果を向上させるため、活性層側にＡｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変り得ることを意味する、以下同じ）化合物などのさらにバンドギャップエネルギーの大きい半導体層が用いられることがある。
【０００３】
この窒化物半導体発光素子を製造する場合、基板に半導体層を成長したウェハから、各チップに分割して一度に多数の半導体発光素子が形成される。このウェハの基板としては、殆どの場合、図１０に示される例のように、サファイア基板が用いられるか、ＳｉＣ基板が用いられ、窒化物半導体と格子整合しない材料が用いられている。この他にはＳｉ基板を用いる例もあるが、Ｓｉでは成長する窒化物半導体層の結晶性がさらに悪化するし、Ｓｉは発光した光を吸収して輝度の向上を図れないため、付加価値の高い高輝度品には不向きである。
【０００４】
このようなウェハから各チップに分割する場合、一般的には、ダイヤモンドスクライブ法、ブレードダイシング法、またはドライエッチングもしくはウェットエッチングなどを用いて行われる。このダイヤモンドスクライブ法では、ウェハの裏面に傷を入れて割る方法であるが、サファイアは非常に硬く傷を入れても深い傷が入らず、しかも窒化物半導体も同様に非常に硬いため、意図した分割ラインでは精度よく割ることはできず、意図しない方向に割れが延びて不良品の割合が増加する。また、ブレードダイシングやエッチングで行う場合でも、サファイアや窒化物半導体は非常に硬いため、ダイシングやエッチングをするのに非常に時間がかかると共に、劈開面のような鏡面が得られないため、とくに半導体レーザにした場合、共振面における反射率が低下するという問題がある。
【０００５】
一方、このようなウェハからチップに分割する場合に、ウェハの基板内部に集光点を合せてレーザ光を照射することにより、基板の切断予定ラインに沿って多光子吸収による改質領域を形成し、その改質領域に基づく切断起点領域を切断予定ラインに沿って形成し、切断する方法が知られている（たとえば特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−３３８４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、窒化物半導体を用いた発光素子は、主としてサファイア基板に窒化物半導体層を成長することにより形成されている。しかしながら、サファイアや窒化物半導体層は、それ自身非常に硬く脆いため、劈開することは殆どできず、ダイシングやドライエッチングなどによりチップ化しているが、非常に時間がかかり、また、途中までダイシングをして割る方法を試みても予期しない方向に割れが入り、収率が非常に悪いという問題がある。とくに、窒化物半導体を用いたレーザ素子では、レーザ素子の共振方向と直交する面で共振面端面を形成する必要があるが、劈開をすることができないと鏡面を形成することができず、劈開面による共振器端面を形成することができないため、反射率に優れ高出力の半導体レーザが得られないという問題がある。
【０００７】
また、前述のレーザ光を照射して基板内部に改質領域を形成し、基板内部に切断起点を形成する方法によれば、基板の中心部側に切断起点を形成することができるため、比較的均一に割れやすいことが予想される。しかしながら、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、前述の特許文献１にあるようなＧａＡｓやサファイアを基板として行っても窒化物半導体層にダメージを与えないで、きれいな劈開を得ることはできなかった。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、窒化物半導体を用いたレーザダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）、トランジスタなどの窒化物半導体素子を製造する場合に、ウェハからチップ化を容易に行うことができ、とくにＬＤを形成する場合に、劈開による共振器端面を形成することができる窒化物半導体素子の製法およびその方法により得られる窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は、窒化物半導体層を積層したウェハを多光子吸収法によりチップに分割する場合に最適の条件を提供して、簡単で確実にチップ化することができる窒化物半導体素子の製法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、窒化物半導体を用いた発光素子で、劈開をすることができ、共振器端面を確実にすることができると共に、収率よくウェハからチップ化するため鋭意検討を重ねた結果、下記の（１）〜（３）に示されるような点から、基板としてＧａＮ系化合物（ＧａＮの他、Ｇａの一部または全部がＡｌなど他のIII族元素と置換した化合物を含む）からなる基板を用い、その基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長より長い波長のレーザ光を照射して多光子吸収させることにより、基板に空孔のような加工痕が形成され、その加工痕に起因して切断起点が形成され、切断起点から結晶面に沿って劈開したり、切断したりすることができ、ウェハからチップ化することができることを見出した。なお、レーザ光の照射による加工痕を基板表面に形成すると、レーザ光照射による飛散物が発光面などに付着して輝度を低下させるため、基板内部に形成することが好ましい。さらに、深さ方向に多段加工をすることにより、少ないダメージで深い加工をすることができる。このため、表面加工に比べ、低ダメージで厚い基板を割ることができる。
【００１１】
（１）すなわち、まず第１に、たとえばＧａＡｓのように、照射するレーザ光（たとえばＹＡＧレーザ：波長１０６４ｎｍ）に対する屈折率の大きい材料（ＧａＡｓで３.８）では、レーザ光が基板に侵入する際に、図８（ｂ）に示されるように、基板の表面でもレーザビームの収束が起こり、焦点位置と表面でのエネルギー密度の差が少なく、焦点のみではなく、基板表面の広い範囲でも多光子吸収が起こり、焦点位置のみに多光子吸収をさせることができず、精度のよい加工をすることができないため、劈開も行い難くなる。一方、図８（ａ）に示されるように、基板の屈折率が小さい（たとえばＧａＮで２.５）と、基板表面と焦点位置とでエネルギー密度の差が大きくなり、基板表面では吸収させないで焦点の位置のみで多光子吸収をさせることができ、焦点位置のみに加工痕を形成することができることを見出した。なお、この基板材料の屈折率のみに関しては、レーザ光を集光させるレンズに開口数（ＮＡ）の大きいレンズを用いることにより、図８（ｃ）に示されるように、屈折率の小さい材料と同様のレーザビームの収束を得ることができるが、レンズが非常に高価になる。
【００１２】
（２）第２に、基板にサファイア（バンドギャップエネルギー：６.９ｅＶ）のような窒化物半導体（たとえばＧａＮのバンドギャップエネルギー：３.４ｅＶ）よりも遥かに大きなバンドギャップエネルギーの材料のものを用いると、改質領域を形成するレーザ光のエネルギーを大きくする必要があり、そのエネルギーに対して、窒化物半導体層が損傷しやすいという問題を有しており、基板としては積層する窒化物半導体層のバンドギャップエネルギーと比較的近く、窒化物半導体層のバンドギャップエネルギーよりも余り大きいバンドギャップエネルギーを有しないことが必要であることを見出した。
【００１３】
（３）第３に、基板材料が、積層する窒化物半導体層とは異なる、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＺｎＯ、サファイアなどの異種材料からなると、基板と窒化物半導体層との界面でレーザ光の吸収が起こり、隣接する窒化物半導体層が熱的、機械的な損傷を受け、たとえば発光素子の発光層がダメージを受けるため好ましくないことを見出した。
【００１４】
以上の知見から、基板材料としてＧａＮまたはそのＧａの一部または全部がＡｌと置換したＡｌＧａＮ系化合物などのＧａＮ系化合物からなる基板を用いることが最適であり、さらに検討を重ねた結果、以下に示すように、照射するレーザ光の波長や強度、基板による吸収率などを最適化することにより、さらに劈開性などのチップ化を向上させることができることを見出した。
【００１５】
（４）すなわち、照射するレーザ光の波長は、基板材料のバンドギャップエネルギーに相当する波長近傍以下の波長の光だと焦点位置に限らず、基板表面でも吸収されてしまい、内部加工がされる前に表面が損傷を受けることになり、基板内部だけを加工することが不可能になる。そのため、基板のバンドギャップエネルギー近傍の波長よりも大きい波長の光であることが好ましいが、レーザ光の波長がそれより長くなると、光の吸収は大幅に低下し、通常の吸収は殆ど起こらず、照射エネルギーを大きくすることにより多光子吸収が起こる。この多光子吸収は、バンドギャップエネルギーに相当する波長の２倍の波長までは２個の光子の吸収が同時に起こる２光子吸収が起こるため、最も効率的で好ましい。一方、バンドギャップエネルギーに相当する波長の３倍の波長までは３個の光子の吸収が同時に起こる３光子吸収が起こり、ｎ倍であればｎ光子吸収が起こるため、波長が長ければ使用することはできるが、ｎの数が多くなるほどエネルギーを強くしないと改質領域を形成することができず、エネルギーを強くすると窒化物半導体層へのダメージが段々大きくなるため好ましくなく、結局基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長より長く、２倍の波長までのレーザ光が最も好ましく、３倍の波長のレーザ光でも使用することはできる。なお、たとえば１０６４ｎｍの波長のＹＡＧレーザを用いれば、加工効率は落ちるが、高調波を作製する装置が不要となるので、装置のコスト低減に有効である。
【００１６】
（５）さらに精度よく基板内部に改質領域（空孔状の加工痕）を形成するには、基板材料および照射するレーザ光の波長により定まる基板での吸収係数にも大きく依存することを見出し、吸収係数がバンドギャップ波長で０.１〜１００ｃｍ-1程度の範囲に入るようにすることにより、加工場所が溶融したり、基板表面が加工されたりすること無く、基板内部の焦点位置のみに小さい加工痕を形成することができることを見出した。前述のＧａＡｓ基板に１０６４ｎｍのレーザ光を照射すると、基板表面からの吸収が始まり、図９にエネルギーの強度が線の数で概略的に示されているように、基板の表面からレーザ光が吸収されるため、基板の内部に進むほど弱くなり、レーザ光が集光しても、レーザ光自身が弱くなって焦点位置では非常に弱くなってしまう。
【００１７】
（６）さらに、照射するレーザ光の強度が余り強いと改質領域が爆発状態になったり、基板表面での吸収が多くなったりすることを見出した。このような爆発状態になるとクラックが大量に発生し、微細な加工ができないし、また、基板表面で吸収されると、前述のＧａＡｓの場合のように、焦点部分にレーザ光を集中させることができなくなり、微細な加工をできなくなる。すなわち、加工し得る強度以上であれば良いというものではなく、最適な強度が必要で、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、照射するレーザ光の強度Ｔは、５×１０9Ｗ／ｃｍ2＜Ｔ＜２×１０10Ｗ／ｃｍ2にすると、非常に精度よく加工することができることを見出した。
【００１８】
本発明による窒化物半導体素子の製法は、（ａ）ＧａＮ系基板からなるウェハの一面上に少なくともｎ形層およびｐ形層を含む窒化物半導体層からなる半導体積層部を形成し、（ｂ）前記ウェハからチップ化する切断予定ラインの少なくとも一部に、前記ウェハの他面側から前記ＧａＮ系基板内の一定の深さに焦点を合せて、前記ＧａＮ系基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長より長い波長で、多光子吸収を起こす電界強度のレーザ光を照射することにより、前記ＧａＮ系基板の内部にレーザ光による加工痕を形成し、（ｃ）前記ウェハに衝撃を与えることにより、前記加工痕近傍に形成される切断起点に沿って前記ウェハを切断することを特徴とする。
【００１９】
ここにＧａＮ系とは、ＧａＮのほか、Ｇａの一部または全部がＡｌなど他のIII族元素と置換した化合物を含むことを意味する。また、窒化物半導体とは、III族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物またはIII族元素のＧａの一部または全部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物（窒化物）からなる半導体をいう。さらに、多光子吸収とは、材料のバンドギャップエネルギーＥｇとレーザ光の１光子のエネルギーｈνとが、Ｅｇ＞ｈνの関係を満たすため、１光子の吸収は起こらない（光学的に透明な状態である）が、レーザ光の強度を非常に大きくした場合に、ｎｈν＞Ｅｇの条件（ｎ＝２、３、４・・・）を満たし、材料に吸収が生じる現象を意味する。
【００２０】
前記照射するレーザ光の波長が、前記ＧａＮ系基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長より長く、かつ、該波長の３倍以下であることが、効率的に多光子吸収をすることができるため好ましい。
【００２１】
前記照射するレーザ光の波長が、前記基板の材料と照射されるレーザ光の波長との関係で、吸収係数が前記基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長で０.１〜１００ｃｍ-1の範囲に入るように設定されてもよい。
【００２２】
具体的には、前記ＧａＮ系基板がＧａＮからなり、前記照射するレーザ光の波長が５００〜７００ｎｍであることが最も好ましい。この場合、ＹＡＧレーザ（基本波１０６４ｎｍ）の２倍波が５３２ｎｍでＧａＮのバンドギャップエネルギーに相当する波長の２倍程度に相当し、そのまま利用することができる。なお、ＹＡＧレーザの基本波でも、ＧａＮ基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長の３倍波となり使用することができる。
【００２３】
前記照射するレーザ光の強度Ｔが、５×１０9Ｗ／ｃｍ2＜Ｔ＜２×１０10Ｗ／ｃｍ2であれ場、基板表面や半導体積層部への影響をなくしながら、基板内部に確実に加工痕を形成することができるため好ましい。
【００２４】
前記ＧａＮ系基板の厚さを１００〜４００μｍにし、前記加工痕を前記基板の前記レーザ光照射面側から５μｍ以上深い側で、かつ、前記基板の照射面側と反対面から１５μｍまでの間に形成することにより、窒化物半導体積層部に形成される素子に悪影響を与えることなく基板内部に加工痕を確実に形成することができるため好ましい。
【００２５】
前記加工痕の１つと前記ＧａＮ系基板面に対して垂直に５〜５０μｍ離れた位置に第２の加工痕を形成することにより、ＧａＮ系基板が厚くても、垂直方向に２以上の加工痕が離間して形成されているため、基板の割れが生じやすくなり好ましい。
【００２６】
前記窒化物半導体層からなる半導体積層部を、ストライプ状発光領域を有するレーザダイオードを構成するように形成し、前記ウェハからチップ化する際に、前記ストライプ状発光領域の端面が劈開面となるようにチップ化することにより、端面に鏡面を有する非常に高性能な青色から紫外光の半導体レーザを得ることができる。
【００２７】
前記窒化物半導体層からなる半導体積層部が発光ダイオードを構成するように前記半導体積層部を形成することにより、青色から紫外光のＬＥＤを簡単でしかも確実にチップ化することができるため、安価に得ることができる。
【００２８】
本発明による窒化物半導体発光素子は、ＧａＮ系基板と、該ＧａＮ系基板上に発光層を形成するように窒化物半導体からなる少なくともｎ形層およびｐ形層が積層されることにより形成される半導体積層部とからなり、該ＧａＮ系基板および前記半導体積層部がウェハからチップ化されることにより形成される窒化物半導体発光素子であって、前記チップ化された半導体発光素子の少なくとも１つの側面は、前記基板の内部にレーザ照射による加工痕が形成され、該加工痕に起因して形成される破断面により形成されている。
【００２９】
前記半導体積層部がストライプ状発光領域を有するレーザダイオードになるように形成され、該ストライプ状発光領域の端面が前記加工痕に起因して形成される劈開面になるようにウェハからチップ化されていることにより、劈開面による鏡面を共振器端面にすることができ高特性の半導体レーザが得られる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の窒化物半導体素子の製法によれば、窒化物半導体層をＧａＮ系基板に積層し、その基板内部に基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長より長い波長のレーザ光を照射して多光子吸収をさせているため、基板の屈折率は２.５程度と小さく、またレーザ光の波長が基板のバンドギャップエネルギーに相当する波長より長い波長であるため、基板表面、基板と窒化物半導体層との界面、窒化物半導体積層部のいずれにおいても光の吸収はなく、基板のレーザ光が集光する焦点位置の一点のみが加熱される。しかも、基板がＧａＮ系であるため、加熱により窒素が蒸発し、窒素の部分が欠けて空孔が形成された加工痕となる。このとき、焦点位置は、ＧａＮ系化合物の結晶性が崩れた状態になっているものと考えられる。その結果、溶融状態にする基板の加工よりもより一層、割れを誘発しやすく、加工痕から僅かに離れた切断起点に沿って基板および窒化物半導体積層部を劈開することができる。また、レーザ光照射による加工が基板内部であるため、レーザ光照射による加工屑などの飛散がなく、発光面にコンタミネーションが付着したり、電極形成面にコンタミネーションが付着して凸凹にしたり、電極間のショートなどの問題も全く生じない。さらに、基板がＧａＮ系基板であるため、窒化物半導体積層部との格子整合も良く、高品質のデバイスを作製することができる。
【００３１】
さらに、照射するレーザ光の波長や強度、基板への照射する深さなどを最適化することにより、より一層確実な劈開などを行うことができる。その結果、窒化物半導体を用いたＬＤでも、共振器端面を劈開により形成することができ、非常に高性能な青色から紫外光の半導体レーザを得ることができる。さらに、ＬＥＤの場合でも、基板に成長した非常に硬い窒化物半導体層を有する青色から紫外光の素子を、ウェハから非常に簡単にチップ化することができると共に、確実に切断予定ラインで切断することができるため、割れが逸れて無駄になるチップが大幅に減少して収率が向上し、コストダウンに大きく寄与する。なお、トランジスタなどでもチップ化が非常に容易になり、コストダウンになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
つぎに、図面を参照しながら本発明の窒化物半導体素子の製法およびその製法により得られる窒化物半導体発光素子について説明をする。本発明による窒化物半導体素子は、図１（ａ）に一実施形態である窒化物半導体発光素子（ＬＥＤチップ）のチップ化した後の断面説明図が、図１（ｂ）にウェハに切断予定ラインを書いた斜視説明図が、それぞれ示されるように、まず、ＧａＮ系基板１からなるウェハ１０の一面上に少なくともｎ形層３およびｐ形層５を含む窒化物半導体層からなる半導体積層部６を形成し、つぎに、図１（ｃ）にレーザ光ＬＢの照射時の模式図が示されるように、ウェハ１０からチップ化する切断予定ラインＡ（図１（ｂ）参照）の少なくとも一部に、ウェハ１０の他面側からＧａＮ系基板１内の一定の深さｄに焦点を合せて、ＧａＮ系基板１のバンドギャップエネルギーに相当する波長（以下、単にバンドギャップ波長ともいう）より長い波長で、多光子吸収を起こす電界強度のレーザ光ＬＢを照射することにより、ＧａＮ系基板１の内部にレーザ光による加工痕１１を形成する。その後、ウェハ１０に衝撃を与えることにより、加工痕１１の近傍に形成される切断起点１２に沿ってウェハ１０を切断することを特徴とする。
【００３３】
すなわち、本発明は、窒化物半導体層を成長する基板として、たとえばＧａＮ基板のようなＧａＮ系基板１を用いていることに特徴がある。なお、基板の厚さは１００〜４００μｍ程度の物を使用することができ、ウェハから分割する前に、この範囲で基板を薄くすることもできる。前述のように、本発明者は窒化物半導体層を用いたＬＤやＬＥＤ、トランジスタ素子などをウェハからのチップ化する際に、容易に、かつ、収率よく行うため鋭意検討を重ねた結果、基板としてＧａＮ系基板を用いて窒化物半導体層を成長し、基板内部にレーザ光の多光子吸収による加工痕をチップ化するための切断予定ラインに沿って形成し、その加工痕に起因して衝撃により切断するのが最も効果的であることを見出した。
【００３４】
基板をＧａＮ系基板にする理由は、まず第１に前述の図８で説明したように、ＧａＡｓのように屈折率の大きい材料（屈折率３.８）では、基板内で焦点を結ぶ前に基板表面でのレーザ光の収束が大きくなり、基板表面での加工が進むため好ましくないのに反して、ＧａＮ系材料では、ＧａＮの場合の屈折率が２.５と非常に小さく、そのような問題が生じないことにある。しかも、ＧａＮ系基板であれば、その表面に成長する窒化物半導体積層部と同種の材料であり、窒化物半導体層の結晶性を向上させて素子特性を向上させることができるのに対して、ＧａＡｓやＳｉなどの半導体基板では、結晶性のよい窒化物半導体層を成長することができず、実用化もされていない。さらに、ＧａＮ系化合物にレーザ光を照射すると、Ｎが抜けやすく、図２にレーザ加工痕部およびその上に横に延びる切断起点とその上部全面に現れる平坦面を示す劈開面の拡大写真が示されるように、空隙部（空孔）が形成された加工痕となり、レーザ加工により溶融した状態と比較して、より一層衝撃により基板の切断に寄与しやすいことにある。
【００３５】
第２に、現在窒化物半導体層の成長基板として、一般的に用いられているサファイアやＳｉＣは、窒化物半導体層よりもバンドギャップエネルギーが相当大きく、レーザ光の照射による加工痕の形成を考慮した場合、適当ではないことを見出した。すなわち、ある程度基板にレーザ光を吸収させないと加工痕を形成することはできないが、サファイアなどはバンドギャップ波長が非常に短いため、吸収しやすい波長のレーザ光を照射すると窒化物半導体層に完全に吸収されて窒化物半導体層がダメージを受ける。そのため、窒化物半導体層に吸収されないような波長のレーザ光を照射する必要があるが、そのような波長のレーザ光では多光子吸収をさせるにも、サファイアなどには吸収されにくいため、レーザ光の強度を強くしなければならない。レーザ光の強度を強くすると、窒化物半導体層にも吸収されて窒化物半導体層がダメージを受け、素子特性を劣化させるという問題が生じる。したがって、現在素子として実用化されているサファイアやＳｉＣを基板として用いた窒化物半導体素子に多光子吸収による良好な加工を施すことはできない。
【００３６】
さらに、第３に、窒化物半導体とは異種の基板上に窒化物半導体層を成長したものに、多光子吸収による加工を施そうとすると、そのヘテロ接合に伴い、基板と窒化物半導体層との界面でレーザ光の吸収が起こるという問題が生じることを見出した。窒化物半導体層の基板との界面でレーザ光の吸収が起こると、窒化物半導体層自体は非常に薄いため、窒化物半導体層に形成された素子にダメージが及び好ましくない。しかも、現在実用化されているサファイアやＳｉＣでも、窒化物半導体とは格子不整合率が大きく、格子欠陥に伴う素子特性の低下もあり、窒化物半導体とは材料系の異なる基板では、多光子吸収による加工のみならず、素子特性の観点からも好ましくない。もちろん、ＧａＡｓやＳｉなどでも同様の問題がある。
【００３７】
このような観点から、本発明では、基板としてＧａＮ系化合物を用いているが、このようなＧａＮ系基板を用いることにより、窒化物半導体層と格子整合しやすく、しかも同種の半導体層であるため、非常に高性能な窒化物半導体素子を形成することができるのみならず、ＧａＮ系基板も非常に硬くて脆い基板であるにも拘らず、レーザ光の多光子吸収による加工痕に基づく切断をすることができ、非常に効率よくチップ化することができ、製造工程が簡単になると共に収率が大幅に向上する。
【００３８】
このようなＧａＮ系基板１からなるウェハ１０の一面（表面）に、たとえばｎ形のＧａＮからなる低温バッファ層２を介して、たとえばｎ形ＧａＮ層からなるｎ形層３、ノンドープでＩｎＧａＮ系化合物からなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層４、たとえばｐ形ＧａＮからなるｐ形層５を積層することにより、半導体積層部６が形成され、その表面に、たとえばＺｎＯからなる透光性導電層７が設けられると共に、その表面にＴｉ／Ａｕからなるｐ側電極８、ＧａＮ系基板１の他面（裏面）にＴｉ-Ａｌからなるｎ側電極９が、それぞれ形成されている。ｐ側電極８は、この面から光を取り出すため、必要最小限の大きさに形成され、ｎ側電極９は通常裏面から光を取り出さない場合には全面に形成されるが、本発明では、後述するレーザ光を照射するため、切断予定ラインに沿って、その近傍（図１（ａ）のチップの周囲）の電極用金属膜は除去されている。この半導体積層部６および電極の形成に関しての詳細は、後述する。
【００３９】
つぎに、このウェハ１０をｘ−ｙテーブル上に載置して、図１（ｂ）に示されるウェハ１０をチップ化する切断予定ラインＡの部分で、ＧａＮ系基板１の裏面から深さｄが所定の寸法になるように集光レンズ１５の焦点位置を合せて、ＹＡＧレーザ光源の２倍波（波長５３２ｎｍ）のレーザ光ＬＢを、前述の集光レンズ１５を介して照射しながら、ｘ−ｙテーブルを切断予定ラインＡに沿って順次微動することにより、縦または横方向の切断予定ラインＡに沿って一定の深さｄの位置に加工痕１１を連続的に形成する。この一度のパルスによるレーザ光の照射により、焦点位置を中心としてその上下に図３に拡大写真が示されるように、縦方向に並んで空孔状の加工痕が連続して形成される。この１パルスの照射の後、レーザ光源を前述の切断予定ラインに沿って１〜８μｍ程度、好ましくは１.５〜３μｍ程度ずらせてつぎの照射を行う。余り近すぎると効率が悪く、１波長以上、とくに波長の２倍以上離すことが効率的であり、離れすぎるときれいな劈開面を形成することができない。１０μｍ間隔を空けるときれいな劈開面が得られない。
【００４０】
なお、切断予定ラインは、窒化物半導体積層部をＣ面に形成した場合、Ａ面（１１２０）面、またはＭ面（１１００）面に、一致させて加工痕を形成しておくことにより、その結晶面に沿って切断されるため、劈開をしやすい。この結晶面の方向は、ウェハのオリエンテーションフラットＯＦの向きにより正確に合せることができる。図１（ｂ）では、升目状に切断予定ラインＡが書かれているが、縦または横方向に切断してバー状にしてから、再度横または縦方向に加工痕を同様に形成してチップ状に切断する。なお、後のチップにする切断は、バー状であるため割りやすく、ダイシングによることもできる。
【００４１】
この集光レンズの開口数ＮＡは、０.４程度と比較的小さいものを用いたが、ＧａＮ系基板１のこの周波数における屈折率は２.５程度と小さいため、基板表面で集光することなく、焦点位置のみに集中的にレーザ光を集光して照射することができた。
【００４２】
この加工痕１１を切断予定ラインＡに沿って、前述のように１〜８μｍ、好ましくは１〜５μｍの間隔で連続的に形成した後に、ウェハ１０に衝撃を与えることにより、加工痕１１の近傍に形成される切断起点１２に沿ってウェハ１０を切断することができる。実際にこの方法で劈開した劈開面の断面ＳＥＭ写真が前述の図２に示す図である。図２で、泡状に横に延びる部分が加工痕１１で、その数μｍ上に横方向に伸びる細い線が切断起点で、その線から上がきれいな劈開面になっている。なお、図の下側が基板の裏面で、基板裏面（図の下側）からレーザ光が照射されている。
【００４３】
本発明者は、また、この照射するレーザ光の波長および強度の最適な条件を得るべく鋭意検討を重ねた。前述のように、照射するレーザ光の波長が、その基板のバンドギャップ波長近傍では吸収率が非常に大きく、焦点位置と関係なく基板の表面から吸収されてしまう。たとえばＯをドープしたＧａＮの波長に対する吸収係数の変化が図７に示されるように、そのバンドギャップ波長（３６３ｎｍ）では、５×１０4ｃｍ-1程度と非常に大きいが、波長が長くなるにつれて低下する。この変化割合は、基板材料が直接遷移型半導体であれば急峻に吸収係数は低下し、２０ｎｍ程度バンドギャップ波長より長い波長になると、吸収係数は１００ｃｍ-1程度と低下し、表面で吸収されることなく基板内の焦点位置に集光して多光子吸収をすることができる。
【００４４】
本発明者は、たとえばＧａＮ基板にドーピングするドーパント材料を種々変えると共に、照射するレーザ光の波長を変えることにより、基板材料の吸収係数を変えて、加工痕の出来具合について調べた。その結果、表１から明らかなように、基板材料としては、吸収係数が０.１〜１００ｃｍ-1の範囲に入るように選定される必要がある。すなわち、吸収係数が大きすぎると、基板表面での吸収が生じて焦点位置にレーザ光を集光させることができず、また、吸収係数が余り小さすぎると、焦点位置に集光させてもレーザ光を吸収することができず加工痕を形成することができないためである。もちろん、レーザ光の強度を大きくすれば、レーザ光を吸収して加工痕１１を形成することができるが、レーザ光の強度を余り強くすると、窒化物半導体層にダメージを与えるので好ましくない。
【００４５】
【表１】
2007087973.tif 000003
【００４６】
一方、基板の吸収係数が一定として、レーザ光の周波数の影響について調べた。すなわち、前述のように、その基板材料のバンドギャップ波長の光は大幅に吸収され、吸収係数が１０4〜１０6ｃｍ-1程度となり、材料によって低下の仕方は異なるものの、その波長よりも長い波長になるにつれて吸収率は低下する。そのため、一般的にはバンドギャップ波長の１.５倍程度以上の波長の光では、吸収率が前述の１００ｃｍ-1以下となり、表面加工がされることなく、焦点位置にレーザ光を集光させることができる。この場合、バンドギャップ波長の２倍までは、２個の光子の吸収が同時に起こる２光子吸収になり、３倍までは３光子吸収、ｎ倍まではｎ光子吸収が起こるが、ｎの数が多くなるほど多光子吸収の効率が低下するので、２光子吸収が最も効率が良い。その観点からは、基板材料のバンドギャップ波長の１.１〜２倍、とくに１.３〜２倍の波長が最も好ましい。基板として、ＧａＮを用いれば、５００〜７００ｎｍの波長のレーザ光が適しており、ＹＡＧレーザの第２高調波を利用することができる。なお、基本波の１０６４ｎｍの波長のＹＡＧレーザを用いると、加工効率は落ちるが、高調波を作製する装置が不要となるので、装置のコスト低減に有効である。
【００４７】
さらに、本発明者は、照射するレーザ光の強度について最適な条件の検討を重ねた。すなわち、たとえば前述の多光子吸収をさせる場合に、照射するエネルギーが強すぎると、窒化物半導体層へのダメージの問題のみならず、焦点位置が爆発状態になり、きれいな劈開をしにくくなり、さらに強くすると、基板内に進む前に基板表面で吸収されるという問題が生じることを見出した。そこで、本発明者は、照射するレーザ光の強度を変えて加工痕の形成状況を調べた結果、表２に示すような結果が得られた。なお、照射するレーザ光は、パルスでも連続波でも良いが、表２に示す結果は、１箇所当たりにパルス幅が８ｎｓで、周波数が３０ｋＨｚで、エネルギー密度を変えて、照射したときのデータである。なお、エネルギー密度は、レーザ光のエネルギー（Ｗ）を単位時間、単位面積あたりの強さに変換したもので、１パルスあたりのエネルギー（エネルギー÷パルス周波数）をレーザ光照射スポットの面積（直径を１μｍとする）とパルス幅で割ったもので表している。また、レーザ光のエネルギーは、（照射エネルギー−反射損失−吸収損失）になり、吸収損失は吸収係数×加工深さで表される。
【００４８】
【表２】
2007087973.tif 000004
【００４９】
表２から明らかなように、エネルギー密度が、５×１０9×８ｎｓ〜２×１０10×８ｎｓ（＝４×１０1〜１.６×１０2）[（Ｗ／ｃｍ2）・ｓ]の範囲内の強度のレーザ光を照射することにより、良好な加工を得ることができる。
【００５０】
さらに、本発明者は、加工痕を形成する基板内の深さの最適化について、鋭意検討を重ねて調べた結果、できるだけ窒化物半導体層に近い方が好ましいが、余り近くすると、照射するレーザ光の波長やエネルギー強度にも影響するが、窒化物半導体層にダメージが入るため、基板のレーザ光の照射面と反対面から２０μｍ以上離すことが安全であることを見出した。すなわち、加工部とデバイスの心臓部分とが近いと、加工部の加熱による熱が窒化物半導体層にも伝わり、ドーパントの移動や半導体層へのダメージが及ぶ。そのため、基板の窒化物半導体積層部側からの距離が２０μｍ以上離れたところで、できるだけ窒化物半導体積層膜側に近い方が半導体積層部の劈開には好ましいが、基板が余り厚くなければ基板の裏面側でも充分に劈開することができる。しかし、基板表面には、弱いレーザ光の照射程度なら良いが、加工痕を形成するような強度のレーザ光の照射はしない方が、加工屑などのコンタミネーションの飛散を防止するという観点から好ましく、基板裏面から５μｍ以上は内部に入っている方が好ましい。すなわち、１００μｍ程度の厚さの基板の場合、基板の裏面から５〜８０μｍ、さらに好ましくは５０〜６０μｍ程度の深さ（ｄ）に加工するのが最も好ましい。
【００５１】
基板に多光子吸収による加工を施す場合、基板厚さが２００〜４００μｍと厚い場合には、たとえば図４に図１（ａ）と同様の図が示されるように、基板の同じ位置の垂直方向に２以上の加工痕を形成することもできる。そうすることにより、基板に垂直方向の複数箇所で割れが入り、厚い基板でも簡単に切断することができる。この場合、加工痕から５〜数十μｍ程度離れたところに切断起点が形成されるため、それより大きく、余り離れない方が効果的になる。そのため、垂直方向に加工痕を形成する間隔は、５〜５０μｍ程度、好ましくは１０〜３０μｍ程度離れた位置に形成することが好ましい。なお、垂直方向に複数の加工痕を形成するには、レーザ光の焦点位置をずらすだけで簡単に加工痕の位置を変えることができる。なお、図４において、図１（ａ）と同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
窒化物半導体の積層例として、ＬＥＤを構成する最も簡単な構成例が図１に示されているが、実際には、異なる組成の層間や、活性層の前後などに組成を順次変化させる勾配層などが設けられたり、ｎ形層やｐ形層にバンドギャップエネルギーの大きい層（たとえばＡｌＧａＮ系化合物）と導電形を大きくしやすい層との複合層にしたり、種々の構成が採用される。図１に示される例では、ＧａＮからなるｎ形層３が１〜１０μｍ程度、アンドープのＩｎＧａＮ系化合物／ＧａＮ−ＭＱＷ層４（たとえば１〜３ｎｍのＩｎ0.17Ｇａ0.83Ｎからなるウェル層と１０〜２０ｎｍのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎからなるバリア層とが３〜８ペア積層される多重量子井戸構造）からなる活性層４が全体で０.０５〜０.３μｍ程度、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ形層５が０.２〜１μｍ程度、それぞれ設けられることにより、窒化物半導体積層部６が形成されている。そして、その表面にたとえばＺｎＯなどからなる透光性導電層７が０.０１〜５μｍ程度の厚さに設けられている。
【００５３】
このＬＥＤの製法について、さらに詳細に説明する。まず、たとえばｎ形に形成されたＧａＮ基板１からなるウェハを、たとえばＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置に入れ、その一面に前述の各半導体層を順次エピタキシャル成長する。この際、キャリアガスのＨ2 と共にトリメチリガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などの反応ガスおよびｎ形にする場合のドーパントガスとしてのＳｉＨ4 、ｐ形にする場合のドーパントガスとしてのシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）などの必要なガスを供給して、所望の組成で、所望の導電形の半導体層を所望の厚さに形成することができる。また、Ｉ活性層４のｎＧａＮ系化合物のＩｎの組成を変えるには、Ｉｎの原料ガスであるＴＭＩｎの流量を制御することにより変えることができる。
【００５４】
まず、ウェハの基板温度を４００〜６００℃程度の低温で、ＳｉドープのＧａＮからなる低温バッファ層２を体積し、基板温度を８００〜１２００℃程度にしてＳｉドープのＧａＮからなるｎ形層３を１〜１０μｍ程度成長する。ついで、基板温度を６００〜８００℃程度にして、アンドープで、たとえば１〜３ｎｍ程度のＩｎ0.17Ｇａ0.83Ｎからなるウェル層と１０〜２０ｎｍ程度のＧａＮからなるバリア層とを交互に３〜８ペア程度積層してＭＱＷ構造の活性層４を０.０５〜０.３μｍ程度積層する。これらは、１×１０〜５×１０程度にＳｉがドープされていてもよい。ついで、成長装置内の温度を８００〜１２００℃程度、たとえば１０００℃程度に上げて、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ形層５を０.２〜１μｍ程度成長することにより半導体積層部６を形成する。
【００５５】
その後、半導体積層部６の表面に、たとえばＺｎＯなどからなり、ｐ形半導体層５とオーミックコンタクトをとることができる透光性導電層７を０.０１〜５μｍ程度設ける。このＺｎＯは、Ｇａをドープして３〜５×１０-4Ω・ｃｍ程度の比抵抗になるように成膜する。この透光性導電層７は、ＺｎＯに限定されるものではなく、ＩＴＯやＮｉとＡｕとの２〜１００ｎｍ程度の薄い合金層でも、光を透過させながら、電流をチップ全体に拡散することができる。
【００５６】
そして、基板１の裏面を研磨して基板１の厚さを１００μｍ程度にした後に、その裏面に、チップ周囲のみ（ウェハからチップ化にする際の切断予定ライン近傍）除かれるように、たとえばリフトオフ法でＴｉとＡｌなどを積層して合金化しｎ側電極９を形成し、さらに、透光性導電層７の表面に、ボンディングパッドとして必要な面積のみにリフトオフ法により、Ｔｉ／Ａｕの積層構造でｐ側電極８を形成し、その後、プラズマＣＶＤ法により図示しないＳｉＯＮ膜でチップ全体を覆い、電極部に開口部を形成する。その後、前述のように基板１の裏面からレーザ光を照射して加工痕を列状に形成し、その加工痕に沿ってウェハをバー状に切断し、さらにそのバー状体を並べてレーザ光を照射して衝撃を与えることにより、チップ化する。その結果、図１（ａ）に示される構造のＬＥＤチップが形成される。
【００５７】
本発明によれば、非常に精度よく切断することができるため、切断ライン（加工痕の形成ライン）が完全に結晶面（たとえばＣ面に成長すればＡ面またはＭ面）と一致していれば完全に劈開することができ、少々ズレがあっても完全な鏡面にならないまでも横方向に割れが進むことなく、非常にきれいに切断することができる。そのため、従来チップ化するに当たり、半導体積層部を予めメサ状にドライエッチングをしていたが、そのようなエッチングを一切行うことなく直接切断することができる。その結果、ウェハからのチップ化が非常に簡単になるのみならず、エッチングによる除去領域も発光部として寄与し、コストダウンのみならず、大幅に輝度の向上に繋がる。さらに、基板にＧａＮ系を用いているため、導電性にすることができ、一方の電極を基板の裏面から取り出すことができ、その面からも窒化物半導体層を全くエッチングする必要がなく、エッチングしにくい窒化物半導体層をエッチングすることなくＬＥＤを製造することができるため、製造工数を大幅に低下させることができる。
【００５８】
図１に示される例は、ＬＥＤの例であったが、ＬＤの場合は、さらにレーザ共振器の端面を劈開による鏡面にすることができるため、非常に反射率を高くすることができ、さらに効果が大きい。そのようなＬＤチップの例がリッジ型ＬＤの例で図５に示されている。
【００５９】
すなわち、たとえばｎ形ＧａＮ基板２１上に、たとえばＳｉが不純物濃度で３×１０18ｃｍ-3程度にドープされたｎ形ＧａＮからなるｎ形バッファ層２２を４μｍ程度、たとえばＳｉが３×１０17ｃｍ-3程度にドープされたｎ形Ａｌ0.08Ｇａ0.92Ｎからなるｎ形クラッド層２３を１μｍ程度、たとえばＳｉが１×１０17ｃｍ-3程度にドープされたｎ形ＧａＮからなるｎ形ガイド層２４を０.１μｍ程度、不純物濃度が３×１０18ｃｍ-3程度のｎ形ＧａＮ層（９ｎｍ程度）とノンドープのＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層（３ｎｍ程度）／３×１０18ｃｍ-3程度のｎ形ＧａＮ層（１２ｎｍ程度）のペアを３組程度積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造からなる活性層２５を５４ｎｍ程度、たとえばＭｇが５×１０19ｃｍ-3程度にドープされたｐ形Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなるブロック層２６を２５ｎｍ程度、たとえばＭｇが５×１０19ｃｍ-3程度にドープされたＧａＮからなるｐ形ガイド層２７を０.１μｍ程度、たとえばＭｇが５×１０19ｃｍ-3程度にドープされたＡｌ0.08Ｇａ0.92Ｎからなるｐ形クラッド層２８を０.４μｍ程度、たとえばＭｇが１×１０20ｃｍ-3程度にドープされたＧａＮからなるｐ形コンタクト層２９を０.１μｍ程度、それぞれ順次積層して、エピタキシャル成長層３０を形成する。
【００６０】
その後、図示しないＳｉＯ2などのマスクを形成して半導体積層部３０をドライエッチングによりｐ形ガイド層２７が露出するかその手前までエッチングしてメサ形状にする。その後、マスクをそのままにして、たとえばＺｒＯ2からなる絶縁層３２を、たとえばスパッタ法などにより成膜し、その後マスク３８を除去することにより、メサ形状の上面以外の側壁部およびメサ形状の底面に絶縁層３２が形成する。そして、たとえばＮｉ／Ａｕなどを真空蒸着などにより全面に設け、パターニングすることにより、ストライプ状メサ領域の近傍のみにｐ側コンタクト電極３３を形成する。その後、たとえばリフトオフ法により、ＮｉとＡｕとの積層構造でｐ側パッド電極３４を、チップ周辺部を除いたほぼ全面に形成する。その後、基板２１の裏面を研磨して、基板２１の厚さを１００μｍ程度にし、ＴｉおよびＡｌ膜を真空蒸着法などにより成膜してシンターさせることにより、Ｔｉ-Ａｌ合金などからなるｎ側電極３５を形成する。
【００６１】
その後、ストライプと直角方向のチップ化予定ラインに沿って、前述のレーザ光照射による加工痕１１を形成する。この際、加工痕１１の列が、Ａ面またはＭ面と完全に一致するようにレーザ光を照射する。そして、ウェハに衝撃を加えて劈開することによりバー状体を形成する。そのバー状態にさらにチップ化予定ラインに沿って同様に加工痕１１ｂを形成し、同様に衝撃を加えることにより各チップに分割する。なお、このストライプと平行方向の切断は、劈開面にする必要はなく、完全に結晶面が合致していなくてもよいし、ダイシングにより切断してもよい。なお、電極材料や、ＬＤを構成する半導体の積層構造も前述の例に限定されず、種々の積層構造に形成することもできる。
【００６２】
図６は、トランジスタを構成する例である。すなわち、前述と同様にＧａＮ基板４１上に、アンドープのＧａＮ層４３を４μｍ程度、ｎ形ＡｌＧａＮ系化合物電子走行層４４を１０ｎｍ程度、アンドープのＡｌＧａＮ系化合物層４５を５ｎｍ程度、順次成長し、ゲート長とする１.５μｍ程度の幅を残してアンドープのＡｌＧａＮ系化合物層４５をエッチング除去して電子走行層４４を露出させる。そして、エッチングにより露出した電子走行層４４上にソース電極４６とドレイン電極４７を、たとえばＴｉ膜とＡｕ膜とで形成し、アンドープのＡｌＧａＮ系化合物層４５の表面に、たとえばＰｔ膜とＡｕ膜との積層によりゲート電極４８を形成することにより、トランジスタを構成している。このようにトランジスタを多数形成したウェハをチップ化するに当たり、前述の各例と同様に、レーザ光を照射して加工痕を形成することにより、簡単にチップ化することができ、リーク電流が小さく、耐圧の優れた高速のトランジスタ（ＨＥＭＴ）を安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態であるＬＥＤチップの断面説明図、ウェハからチップ化する切断予定ラインを示す図、およびレーザ光を照射する模式図である。
【図２】本発明により劈開した加工痕近傍の断面ＳＥＭ写真である。
【図３】本発明によりレーザ光を照射して形成される加工痕の断面写真である。
【図４】図１の変形例を示す図１（ａ）と同様の断面説明図である。
【図５】本発明の窒化物半導体素子の他の構造例であるＬＤチップの断面説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態であるトランジスタの構成断面説明図である。
【図７】酸素をドープしたＧａＮの波長に対する吸収係数の関係を示す図である。
【図８】基板の屈折率によりレーザ光の入射の仕方の変化を示す図である。
【図９】基板の屈折率が大きい場合に表面で吸収されて内部までレーザ光が侵入しない様子を示す図である。
【図１０】従来の窒化物半導体を用いたＬＥＤの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    ＧａＮ基板
２    低温バッファ層
３    ｎ形層
４    活性層
５    ｐ形層
６    半導体積層部
７    透光性導電層
８    ｐ側電極
９    ｎ側電極
10    ウェハ
11    加工痕
12    切断起点
【図１】
2007087973.tif 000005
【図４】
2007087973.tif 000006
【図５】
2007087973.tif 000007
【図６】
2007087973.tif 000008
【図７】
2007087973.tif 000009
【図８】
2007087973.tif 000010
【図９】
2007087973.tif 000011
【図１０】
2007087973.tif 000012
【図２】
2007087973.tif 000013
【図３】
2007087973.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月15日(2006.9.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
まず、ウェハの基板温度を４００〜６００℃程度の低温で、ＳｉドープのＧａＮからなる低温バッファ層２を体積し、基板温度を８００〜１２００℃程度にしてＳｉドープのＧａＮからなるｎ形層３を１〜１０μｍ程度成長する。ついで、基板温度を６００〜８００℃程度にして、アンドープで、たとえば１〜３ｎｍ程度のＩｎ0.17Ｇａ0.83Ｎからなるウェル層と１０〜２０ｎｍ程度のＧａＮからなるバリア層とを交互に３〜８ペア程度積層してＭＱＷ構造の活性層４を０.０５〜０.３μｍ程度積層する。これらは、１×１０17ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3程度にＳｉがドープされていてもよい。ついで、成長装置内の温度を８００〜１２００℃程度、たとえば１０００℃程度に上げて、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ形層５を０.２〜１μｍ程度成長することにより半導体積層部６を形成する。