(57)【要約】【課題】半導体素子の製造過程において、サファイア基板の研削および研磨工程におけるサファイア基板の割れや欠けを抑制することができる半導体素子の製造方法、及びその製造方法によって作製された半導体素子を提供する。【解決手段】  半導体層１１を有する表面１０Ａ側に頂点を有する反り形状のサファイア基板１０に複数工程に亘る加工を施すことにより半導体素子を製造する半導体素子の製造方法において、サファイア基板１０の裏面１０Ｂに対して、ウェットブラスト加工するウェットブラスト工程と、ウェットブラスト工程後に、サファイア基板１０を保持する基板保持部材３００に前記サファイア基板１０の表面１０Ａを貼り付ける貼付工程と、貼付工程後に、サファイア基板１０の裏面１０Ｂに対して、所定の厚みになるまで研削及び研磨する研削及び研磨工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層を有する表面側に頂点を有する反り形状のサファイア基板に複数工程に亘る加工を施すことにより半導体素子を製造する半導体素子の製造方法において、
前記サファイア基板の裏面に対して、ウェットブラスト加工するウェットブラスト工程と、
前記ウェットブラスト工程後に、前記サファイア基板を保持する基板保持部材に前記サファイア基板の表面を貼り付ける貼付工程と、
前記貼付工程後に、前記サファイア基板の裏面に対して、所定の厚みになるまで研削及び研磨する研削及び研磨工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体素子の製造方法であって、
前記ウェットブラスト加工後の前記サファイア基板の反り量が、数十μｍ以内であることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体素子の製造方法によって作製された半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子及び半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ））およびパワーデバイスなどに用いられる半導体素子の製造方法においては、表面側に半導体素子が形成された基板をダイシングしてチップ化するダイシング工程が含まれる。そのダイシング工程を容易に行うために、基板の裏面を研削及び研磨して基板の厚みを薄くする研削及び研磨工程が行われている。
【０００３】
ところで、近年盛んに開発されている窒化物半導体を用いた半導体素子（ＬＥＤまたはパワーデバイスなど）には、サファイア基板やＳｉＣ基板といった非常に硬い基板が用いられている。このような基板の上に半導体層を形成すると、サファイア基板と半導体層との線膨張係数の違いによりサファイア基板の半導体層側に反りが生じることとなる。
【０００４】
このような反りが生じたサファイア基板に対して研削及び研磨を行う方法として、半導体層を有するサファイア基板を固定シート及び固定剤を介して研削装置のセラミックプレート（固定板）に貼着する貼付工程と、セラミックプレートに貼着されたサファイア基板の被研削面を研削装置の研削定盤に圧接しつつ回転させ被研削面を研削する研削工程と、を有する半導体製造方法が従来から知られている（例えば特許文献１、図５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−４５２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、サファイア基板を特許文献１の半導体製造方法で研削加工すると、セラミックプレート（固定板）とサファイア基板とを接着する接着テープ（固定シート及び固定剤）がサファイア基板の外周部から剥がれる問題があった。この接着テープの剥がれが発生すると、研削工程中にサファイア基板に割れや欠けが発生し、半導体素子の歩留まりを大きく悪化させることとなっていた。特に、例えば４インチ以上といった大口径のサファイア基板ほど口径に比例してサファイア基板の反り量も大きくなるため、上記問題は深刻なものであった。
【０００７】
そこで、上記の問題を解消するためには、接着テープの接着層の厚みを厚くしてサファイア基板と接着テープとの接着力を向上させることが考えられる。しかし、接着テープの厚みが厚いほど、研削加工中に加わる外力により接着テープが弾性変形するため、サファイア基板にばたつきが生じ、そのばたつきがサファイア基板に伝わり、サファイア基板にチッピング（欠け）またはクラックが発生し、サファイア基板が割れてしまう問題が生じることとなる。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、半導体素子の製造過程において、サファイア基板の研削および研磨工程におけるサファイア基板の割れや欠けを抑制することができる半導体素子の製造方法、及びその製造方法によって作製された半導体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】
【０００９】
本発明に基づく半導体素子の製造方法は、半導体層を有する表面側に頂点を有する反り形状のサファイア基板に複数工程に亘る加工を施すことにより半導体素子を製造する半導体素子の製造方法において、前記サファイア基板の裏面に対して、ウェットブラスト加工するウェットブラスト工程と、前記ウェットブラスト工程後に、前記サファイア基板を保持する基板保持部材に前記サファイア基板の表面を貼り付ける貼付工程と、前記貼付工程後に、前記サファイア基板の裏面に対して、所定の厚みになるまで研削及び研磨する研削及び研磨工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に基づく半導体素子は、上記の製造方法によって作成されたことを特徴とする。
【００１１】
このような特定事項によれば、ウェットブラスト工程によってサファイア基板の反り量が低減する。すなわち、研削工程を行う前段階ではサファイア基板の反り量が低減されているため、サファイア基板と基板保持部材とを貼り付けた後に、研削工程を行ってもサファイア基板の反りが原因となってサファイア基板と基板保持部材とが剥がれることはない。よって、半導体素子を製造に際して、サファイア基板の割れや欠けを抑制することができる。
【００１２】
上記の半導体素子の製造方法であって、前記ウェットブラスト加工後の前記サファイア基板の反り量が、数十μｍ以内であってもよい。
【００１３】
この場合、ウェットブラスト加工後のサファイア基板の反り量が数十μｍ以内であるため、ウェットブラスト加工をしないサファイア基板よりも反り量を低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体素子の製造過程において、基板の研削および研磨工程における基板の割れや欠けを抑制することができる半導体素子の製造方法、及びその製造方法によって作製された半導体素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、本発明に係る半導体素子を有するサファイア基板のウェットブラスト工程を示す概略斜視図、（ｂ）は（ａ）の概略正面図である。
【図２】本発明に係る半導体素子を有するサファイア基板の製造方法の貼付工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る半導体素子を有するサファイア基板の研削及び研磨工程を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る半導体素子の製造方法の製造フローである。
【図５】従来の半導体素子の製造方法の製造フローである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、（ａ）は、本発明に係る半導体素子を有するサファイア基板のウェットブラスト工程を示す概略斜視図、（ｂ）は（ａ）の概略正面図、図２は本発明に係る半導体素子を有するサファイア基板の製造方法の貼付工程を示す概略断面図、図３は、本発明に係る半導体素子を有するサファイア基板の研削及び研磨工程を示す概略断面図、図４は、本発明に係る半導体素子の製造方法の製造フローである。
本実施形態に係る半導体素子の製造方法は、半導体層１１を有する表面１０Ａ側に頂点を有する反り形状のサファイア基板１０に複数工程に亘る加工を施すことにより半導体素子を製造する半導体素子の製造方法において、サファイア基板１０の裏面１０Ｂに対して、ウェットブラスト加工するウェットブラスト工程と、ウェットブラスト工程後に、サファイア基板１０を保持する基板保持部材３００に前記サファイア基板１０の表面１０Ａを貼り付ける貼付工程と、貼付工程後に、サファイア基板１０の裏面１０Ｂに対して、所定の厚みになるまで研削及び研磨する研削及び研磨工程と、を含むことを特徴とする。
サファイア基板１０（以下、基板１０という。）は、半導体層１１を有する口径が４インチのサファイア基板である。この基板１０は、表面１０Ａ側に頂点を有する反り形状であり、その反り量は数十〜数百μｍ、厚みは９２０μｍである。
【００１８】
なお、本発明に係る半導体素子の製造方法は、サファイア基板に限らず、シリコン基板、ガラス基板、ＳｉＣ基板など、ＧａＮ層やＡｌＮ層といった半導体層を形成するのに適した他の基板にも適用することができる。また、半導体層１１が形成された基板１０においては、半導体層１１上にＬＥＤやパワーデバイスなどの素子が形成されていても構わない。
【００１９】
この基板１０を用いた半導体素子の製造方法について、以下、工程に沿って説明する。
【００２０】
［ウェットブラスト工程］
まず、ウェットブラスト工程について図１を参照しながら説明する。
ウェットブラスト加工に用いられるウェットブラスト装置５００には、基板１０を載置するステージ５１０と、ステージ５１０を一方向に移動させるステージ移動機構（不図示）と、ステージ５１０と対峙して配置され、ステージ５１０上に遊離砥粒と圧縮空気とが混合された遊離砥粒５３０を噴射するウェットブラストノズル５２０と、が備えられている。
【００２１】
ウェットブラストノズル５２０には、遊離砥粒が導入される遊離砥粒導入部５２１と、圧縮空気が導入される空気導入部５２２と、導入された遊離砥粒と圧縮空気とが混合される混合室５２３と、この混合室５２３から圧縮空気とともに送られてきた遊離砥粒５３０をステージ５１０の移動方向（図１の矢符Ｘ方向）とステージ５１０と同一平面において直交する直線上に噴射するスリット状の噴射部５２４と、が備えられている。
本実施の形態では、ウェットブラストノズル５２０は、基板１０とのなす角度が９０°として配置されているが、ウェットブラストノズル５２０と基板１０とのなす角度はこの角度に限られない。
【００２２】
このウェットブラスト装置５００を用いて、基板の裏面１０Ａ側に頂点を有する反り形状の基板１０の裏面１０Ｂのみをウェットブラスト加工を行う（図１（ｂ）参照）。まず、基板１０の裏面１０Ｂをウェットブラストノズル５２０に向けて基板１０をステージ５１０に載置する。その後、ステージ移動機構を稼働させ、これによってステージ５１０が数ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動する。これとともに、ウェットブラストノズル５２０から１ＭＰａを超えない圧力で遊離砥粒５３０を基板１０に向けて垂直に噴射する。基板１０が載置されたステージ５１０が移動することによって、基板１０の裏面１０Ｂ全体に遊離砥粒５３０が噴射される結果、基板１０の裏面１０Ｂ全体がウェットブラスト加工されることとなる。
【００２３】
ウェットブラスト加工では、加工レートを数μｍ／ｍｉｎの速度に設定する。加工レートは、ステージ５１０の移動速度に依存する。つまり、ステージ５１０の移動速度が遅いほど、基板１０が遊離砥粒５３０に曝されている時間が長くなるため、加工量が多くなる。逆に、ステージ５１０の移動速度が速いほど、基板１０が遊離砥粒５３０に曝されている時間が短くなるため、加工量が少なくなる。
なお、ウェットブラスト工程による基板１０の加工量が多いほど、後述する研削及び研磨工程での基板１０の加工量を少なくできることから、基板１０の反り量が数十μｍとなる範囲内で、できるだけ加工量は多くすることが好ましい。
【００２４】
また、本実施の形態の基板１０のウエハサイズは、４インチを想定しているが、６インチ用のステージを使用して６インチの基板１０をウェットブラスト加工することもできる。６インチの半導体層１１を有する基板１０の表面１０Ａには、４インチの半導体層１１を有する基板１０よりも多くの半導体素子を形成することができるため、製造コストを安くすることができる。
【００２５】
なお、遊離砥粒５３０は、平均粒径が数十から数百μｍのアルミナが使用される。
【００２６】
［貼付工程］
次に貼付工程について説明する。図２は、本発明に係るサファイア基板の製造方法の貼付工程を示す概略断面図である。
貼付工程では、後述する研削及び研磨加工する基板１０の裏面１０Ｂと逆側の面（つまり基板１０の表面１０Ａ）に、基材３１０と接着層３２０を有する基板保持部材３００を貼り付ける。
【００２７】
基板保持部材３００の接着層３２０の接着剤には、例えばアクリル樹脂又はガラスエポキシ樹脂が用いられ、基材３１０には、例えばＰＥＴシートが用いられる。
【００２８】
これにより、後述する研削及び研磨工程時に、基板１０が研削装置６００の砥石６１０が基板１０に加重されても、基板１０の半導体層１１を保護することができる。
【００２９】
［研削及び研磨工程］
次に研削及び研磨工程について説明する。図２は、本発明に係る半導体素子を有するサファイア基板の製造方法の研削工程を示す概略断面図である。
【００３０】
研削及び研磨工程で用いられる研削装置６００は、基板１０を研削する砥石６１０と、基板１０と基板保持部材３００と真空吸着治具６２０とを真空吸着させる真空ポンプ６３０と、を備えている。そして、真空吸着治具６２０の表面には複数の孔（不図示）が形成されており、この孔はホース６４０を介して真空ポンプ６３０に接続されている。
【００３１】
なお、基板１０を研削及び研磨する砥石６１０は、例えばダイヤモンド砥石やビトリファイド砥石やドライポリッシュ用砥石などが好ましい。
【００３２】
この研削装置６００を用いて、基板保持部材３００に貼り付けられた基板１０の裏面１０Ｂを研削及び研磨する。基板１０の裏面１０Ｂが研削及び研磨されるように基板保持部材３００側を真空吸着治具６２０上に載置し、真空ポンプ６３０を稼働すると、基板保持部材３００と真空吸着治具６２０とが吸着される。すなわち、基板１０が研削装置６００に固定される。そして、真空吸着治具６２０と対峙するように備えられた砥石６１０によって基板１０の厚みが１００μｍ程度になるまで研削及び研磨される。
【００３３】
次に、本発明の半導体素子の製造方法におけるウェットブラスト工程の実施例１〜３について説明する。
【００３４】
[実施例１]
口径が４インチ、反り量が８０μｍの基板１０の裏面１０Ｂを８μｍウェットブラスト加工することにより、反り量が１０μｍの基板１０を得ることができた。
【００３５】
[実施例２]
口径が４インチ、反り量が１１０μｍの基板１０の裏面１０Ｂを１５μｍウェットブラスト加工することにより、反り量が１３μｍの基板１０を得ることができた。
【００３６】
[実施例３]
口径が４インチ、反り量が１３０μｍの基板１０の裏面１０Ｂを２３μｍウェットブラスト加工することにより、反り量が１５μｍの基板１０を得ることができた。
【００３７】
以上の実施例より、ウェットブラスト加工後の反り量が数十μｍ以内の基板が得られることがわかる。
【００３８】
これにより、基板１０の反り量が数十μｍ以内と低減されているため、ウェットブラスト工程の次工程である研削及び研磨工程を行っても、基板１０の反りが原因となって基板１０と基板保持部材３００とが剥がれることはない。よって基板１０の外周部にクラックや、チッピングは発生しない。また、基板保持部材３００の接着層３２０の厚みも薄くできるため、接着層３２０の弾性変形による基板１０のばたつきは起こりにくい。よって、基板１０の割れや欠けを抑制できる。
【００３９】
以上、説明したように、本発明によればサファイア基板の割れや欠けを抑制した半導体素子を製造することができる。
【００４０】
なお、上記に示した実施形態及び実施例はいずれも本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【符号の説明】
【００４１】
１０  基板
１０Ａ  表面
１０Ｂ  裏面
１１  半導体層
３００  基板保持部材
５００  ウェットブラスト装置
６００  研削装置
【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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