JP7277782B2 - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は半導体素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device.
従来から、半導体層が積層されたウェハは、ダイサー、スクライバー、レーザースクライバー等によってチップ化されている。
さらに窒化物半導体層及び/又はサファイア基板表面に割り溝を形成し、レーザをサファイア基板内部に照射するなどによって、半導体層が積層されたウェハをチップ化する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。
Conventionally, wafers on which semiconductor layers are laminated are made into chips by a dicer, a scriber, a laser scriber, or the like.
Furthermore, a method has been proposed for forming split grooves on the surface of the nitride semiconductor layer and/or the sapphire substrate and irradiating the inside of the sapphire substrate with a laser to form chips from a wafer on which semiconductor layers are laminated (for example, patent Reference 1).
基板上に窒化物半導体層が積層された基板を、極めて高い歩留りで意図するように、正確にチップ化することができる半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, which can accurately chip a substrate having a nitride semiconductor layer laminated thereon with an extremely high yield.
本開示は、以下の一実施形態を含む。
第1主面と、前記第1主面と反対側の第2主面とを有する基板に、前記第1主面に近い一定の深さにレーザ光を集光させて第1加工変質部を、平面視において、線状に配置した第1線を形成し、
該第1加工変質部の前記第1線が形成された前記基板に、前記第2主面に近い一定の深さであって、平面視において、前記第1線に対して線対称の位置にレーザ光を集光させて第2加工変質部及び第3加工変質部を、平面視において、それぞれ破断線状に配置した第2線及び第3線をそれぞれ形成し、
得られた基板に外力を加えて、前記基板内の、前記第1線から前記第2線に向かう傾斜方向と、前記第1線から前記第3線に向かう傾斜方向とに沿って前記基板を分割して、該分割された基板の一側面を傾斜させた面とすることを特徴とする半導体素子の製造方法。
The present disclosure includes the following embodiments.
A substrate having a first principal surface and a second principal surface opposite to the first principal surface is focused with a laser beam to a certain depth close to the first principal surface to form a first process-altered portion. , forming a first line arranged linearly in plan view,
The substrate on which the first line of the first work-affected part is formed is placed at a certain depth close to the second main surface and at a line-symmetrical position with respect to the first line in plan view. forming a second line and a third line in which the second work-affected portion and the third work-affected portion are arranged in a broken line shape in a plan view by condensing the laser beam;
By applying an external force to the obtained substrate, the substrate is bent along the direction of inclination from the first line to the second line and the direction of inclination from the first line to the third line in the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: dividing a substrate and forming one side surface of the divided substrate into an inclined surface.
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の製造方法によれば、基板上に窒化物半導体層が積層された基板を、高い歩留りで意図するように正確にチップ化することができる半導体発光素子の製造方法を提供することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor light-emitting device according to an embodiment of the present invention, a semiconductor light-emitting device can be accurately chipped as intended with a high yield from a substrate having a nitride semiconductor layer laminated thereon. can provide a manufacturing method of
以下、本願の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明は以下のものに限定されない。各図面が示す部材の大きさ及び位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。以下の説明において、同一又は同質の部材は同一の名称、符号で示しており、詳細説明を適宜省略する。
実施の形態においては、基板の厚み方向をZ方向、基板の主面に平行であってかつZ方向に垂直な方向をX方向、基板の主面に平行であってかつZ方向及びX方向に垂直な方向をY方向と記載することがある。また、図1B、1C、1D及び図2においては、第1加工変質部、第2加工変質部及び第3加工変質部が一断面に表されているが、これは説明の便宜のためであって、必ずしも、これら第1加工変質部、第2加工変質部及び第3加工変質部は、基板をZ方向に切断した1つの二次元の面(断面)に配置していなくてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present application will be described with reference to the drawings as appropriate. However, the embodiments described below are for embodying the technical idea of the present invention, and unless there is a specific description, the present invention is not limited to the following. The sizes and positional relationships of members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. In the following description, the same or similar members are denoted by the same names and symbols, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
In the embodiment, the thickness direction of the substrate is the Z direction, the direction parallel to the main surface of the substrate and perpendicular to the Z direction is the X direction, and the Z direction and the X direction are parallel to the main surface of the substrate and are perpendicular to the Z direction. The vertical direction is sometimes described as the Y direction. 1B, 1C, 1D, and 2, the first work-affected portion, the second work-affected portion, and the third work-affected portion are shown in one section, but this is for convenience of explanation. Therefore, the first work-affected portion, the second work-affected portion, and the third work-affected portion do not necessarily have to be arranged on one two-dimensional plane (cross section) obtained by cutting the substrate in the Z direction.
従来の半導体発光素子の製造方法では、窒化物半導体層は、通常、サファイア基板からなるウェハ上に積層され、サファイア基板はオリエンテーションフラット(多くはA面、M面である。またオリフラやOFと称することがある)に対する平行方向で劈開性を有していないことから、サファイア基板は膜厚方向に斜めに、つまり、傾斜するように割れが入り、素子として機能する半導体層の一部にまで割れが入り、不良品となることがあった。
また、このような割れを回避するため、窒化物半導体層及び/又はサファイア基板表面に割り溝を形成し、レーザをサファイア基板内部に照射するなどによって、半導体層が積層されたウェハをチップ化する方法が提案されている。
しかし、意図するようにサファイア基板が劈開せず、斜め方向への割れが依然として出現するという課題がある。また、サファイア基板の厚み方向のほぼ全体にわたる多段かつ断続的なレーザ照射による変質部に起因して、得られた半導体素子は発光効率の低下を招くという課題もある。
In the conventional method of manufacturing a semiconductor light emitting device, a nitride semiconductor layer is usually laminated on a wafer made of a sapphire substrate, and the sapphire substrate has an orientation flat (mostly A plane and M plane. Also called orientation flat or OF). ), the sapphire substrate cracks obliquely in the film thickness direction, that is, in a manner that is inclined, and cracks extend to a part of the semiconductor layer that functions as an element. There was a case that the product was defective.
In order to avoid such cracks, a split groove is formed on the surface of the nitride semiconductor layer and/or the sapphire substrate, and the semiconductor layer laminated wafer is chipped by irradiating the inside of the sapphire substrate with a laser. A method is proposed.
However, there is a problem that the sapphire substrate is not cleaved as intended and cracks in oblique directions still appear. In addition, there is also a problem that the luminous efficiency of the obtained semiconductor device is lowered due to the deterioration part due to the multistage and intermittent laser irradiation over almost the entire thickness direction of the sapphire substrate.
これに対して、本願の実施形態の半導体発光素子の製造方法では、第1主面上に窒化物半導体層が積層された基板に対して、所定位置に第1線を形成し、第1線に対して所定の位置に第2線及び第3線をそれぞれ形成し、得られた基板に外力を加えて、基板内の、前記第1線から前記第2線に向かう傾斜方向と、前記第1線から前記第3線に向かう傾斜方向とに沿って基板を分割する。これによって、分割された基板の側面を傾斜させた面とする。
このような製造方法によって、窒化物半導体層が積層された基板を、容易に、高精度に、側面を傾斜面として分割することができる。その結果、光取り出し効率を向上させた半導体素子を効率的に製造することができる。
On the other hand, in the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present application, the first line is formed at a predetermined position on the substrate having the nitride semiconductor layer laminated on the first main surface. The second line and the third line are respectively formed at predetermined positions with respect to the substrate, and an external force is applied to the obtained substrate so that the direction of inclination in the substrate from the first line toward the second line and the direction of inclination from the first line to the second line and the The substrate is divided along the direction of inclination from the first line to the third line. As a result, the side surfaces of the divided substrates are inclined.
By such a manufacturing method, the substrate having the nitride semiconductor layer laminated thereon can be divided easily and accurately with the side surfaces being inclined surfaces. As a result, a semiconductor device with improved light extraction efficiency can be efficiently manufactured.
〔半導体発光素子の製造方法1〕
本願の一実施形態の半導体発光素子の製造方法では、
第1主面と、前記第1主面と反対側の第2主面とを有する基板に、前記第1主面に近い一定の深さにレーザ光を集光させて第1加工変質部を、平面視において、線状に配置した第1線を形成し、
該第1加工変質部の前記第1線が形成された前記基板に、前記第2主面に近い一定の深さであって、平面視において、前記第1線に対して線対称の位置にレーザ光を集光させて第2加工変質部及び第3加工変質部を、平面視において、それぞれ線状に配置した第2線及び第3線をそれぞれ形成し、
得られた基板に外力を加えて、前記基板内の、前記第1線から前記第2線に向かう傾斜方向と、前記第1線から前記第3線に向かう傾斜方向とに沿って前記基板を分割して、該分割された基板の一側面を傾斜させた面とすることを特徴とする。
なお、線状に第1線、第2線、第3線を形成するとは、第1加工変質部、第2加工変質部、第3加工変質部をそれぞれ形成する際、例えば第1加工変質部を形成する際に、ある方向に、第1加工変質部を複数形成するが、その際に、隣り合った第1加工変質部同士が亀裂により繋がることで第1線が形成されることになる。またこの亀裂は、第1主面と第2主面のうち、第1加工変質部に近い側の表面まで現れることがある。第2線、第3線についても同様である。また、亀裂により繋がる線であることから、線状とはつながっている状態を指すものであり、直線に限られるものではない。
[
In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present application,
A substrate having a first principal surface and a second principal surface opposite to the first principal surface is focused with a laser beam to a certain depth close to the first principal surface to form a first process-altered portion. , forming a first line arranged linearly in plan view,
The substrate on which the first line of the first work-affected part is formed is placed at a certain depth close to the second main surface and at a line-symmetrical position with respect to the first line in plan view. forming a second line and a third line in which the second work-affected portion and the third work-affected portion are arranged linearly in a plan view by condensing the laser beam;
By applying an external force to the obtained substrate, the substrate is bent along the direction of inclination from the first line to the second line and the direction of inclination from the first line to the third line in the substrate. It is characterized in that it is divided and one side surface of the divided substrate is inclined.
Forming the first line, the second line, and the third line linearly means that when forming the first work-affected portion, the second work-affected portion, and the third work-affected portion, for example, the first work-affected portion When forming, a plurality of first work-affected parts are formed in a certain direction, but at that time, the first line is formed by connecting the adjacent first work-affected parts by cracks . In addition, the crack may appear on the surface of the first main surface or the second main surface that is closer to the first work-affected portion. The same applies to the second line and the third line. In addition, since the lines are connected by cracks, the term "linear" refers to a connected state, and is not limited to a straight line.
(第1破断線の形成)
第1破断線を形成するために、まず、図1Aに示すように、第1主面101上に窒化物半導体層14が積層された基板10を準備する。
基板10は、第1主面101と、第1主面101の反対側の第2主面102を有する。第1主面101と第2主面102とは互いに平行であることが好ましい。第1主面及び/又は第2主面が平坦であってもよいし、凸部を有していてもよい。ここでの凸部の形状、大きさ等は特に限定されず、例えば、特開2003-318441号公報に記載されているようなものが挙げられる。
基板10は、絶縁基板、半導体基板等、種々の基板が挙げられるが、顕著な劈開性を有していない基板が好ましい。顕著な劈開性がある基板では、軽微な外力によって、容易に劈開するが、意図する部位での高精度の分割ができないことがあるからである。つまり、本願における基板の分割は、劈開性を利用するものではなく、基板内に形成した加工変質部及び破断線ならびにそこから伸展する亀裂の繋がりを利用するものである。基板としては、例えば、サファイア基板又はシリコン基板であることが好ましい。このような基板を用いることにより、第1主面上に、窒化物半導体層を良好な結晶性で成長させることができる。また、劈開性が弱いために、後述する工程によって、意図する部位での高精度の基板の分割を実現することができる。
(Formation of first breaking line)
In order to form the first break line, first, as shown in FIG. 1A,
The
Various substrates such as an insulating substrate and a semiconductor substrate can be used as the
サファイア基板及びシリコン基板等の基板10は、図3Aに示すように、通常、ウェハとして、略円盤状でオリフラを有している。サファイア基板は、例えば、六方晶のAl2O3からなり、C面、A面、R面、M面のいずれか、またはこれらの面に対して1°~5°のオフ角を有した面のいずれかを第1主面、第2主面としてもよい。なかでもC面およびC面に対して1°~5°のオフ角を有した面を第1主面、第2主面とすることが好ましい。オリフラ面は、A面又はM面としてもよく、A面であることが好ましい。
基板の厚みは、例えば、20μmから2mmが挙げられ、50μmから500μmが好ましく、80μmから160μmがより好ましい。また、直径が50mmから150mmのウェハ状のものが挙げられる。
窒化物半導体層14としては、例えば、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるものが挙げられる。窒化物半導体層は、基板側から、第1半導体層、発光層、第2半導体層がこの順に積層されている。窒化物半導体層14の厚みは、任意に設定することができる。第1半導体層には第1電極が電気的に接続され、第2半導体層には第2電極が電気的に接続されている。
A
The thickness of the substrate is, for example, 20 μm to 2 mm, preferably 50 μm to 500 μm, more preferably 80 μm to 160 μm. Further, a wafer-like one having a diameter of 50 mm to 150 mm is also included.
Examples of the nitride semiconductor layer 14 include those represented by InxAlyGa1 -xyN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1). In the nitride semiconductor layer, a first semiconductor layer, a light emitting layer, and a second semiconductor layer are laminated in this order from the substrate side. The thickness of the
次いで、図1Bに示すように、基板10内の第1主面101に近い側であって、一定の深さに、第1加工変質部11を形成する。第1主面101に近い側とは、基板10の総厚みの中央よりも第1主面101側を指す。
第1加工変質部11は、例えば、レーザによって形成することができる。つまり、レーザ光を、基板10内の一定の深さに対して集光させて、第1加工変質部11を形成する。そして、基板10の第1主面101の所定方向、例えば、X方向に、レーザ光を走査する。第1破断線111を形成するためのレーザ光は、多光子吸収を生じさせて基板を加工し得るパルスレーザ又は連続波レーザ等を用いることができる。なかでも、高いピーク出力を有し、多光子吸収を容易に発生できるフェムト秒レーザ、ピコ秒レーザ、ナノ秒レーザ等のパルスレーザを発生させるものが好ましい。
これによって、任意の方向、例えば、X方向に、第1加工変質部11を複数形成することができる。そして、この第1加工変質部11が、平面視において、図3Aに示すように、破断線状に配置して、第1破断線111を形成する。第1破断線111は、レーザ光の1段の照射、つまり一走査によって形成することが好ましい。
ここで形成された第1加工変質部11は、用いるレーザ光によって、図2に示すように、その幅w1は、例えば、1μmから5μmとすることができ、その長さL1は、例えば、3μmから50μmとすることができる。
ここで形成された第1加工変質部11によって、基板10の第1主面101側に、第1加工変質部11の一部がボイドとなるとともに、第1加工変質部11から伸展する亀裂が形成される。また、基板10の第1主面101に平行又は略平行な面内において、第1加工変質部11から隣接する第1加工変質部11に伸展する亀裂が形成される。
なお、X方向は、例えば、オリフラ面に平行又は垂直な方向とすることができる。
Next, as shown in FIG. 1B, a first work-affected
The first work-affected
Thereby, a plurality of first work-affected
The first work-affected
Due to the first work-affected
Note that the X direction can be, for example, a direction parallel or perpendicular to the orientation flat surface.
第1破断線111を形成するためのレーザ光の波長は、例えば、Nd:YAGレーザ、Nd:YVO4レーザ、Nd:YLFレーザ、チタンサファイアレーザ等による種々のものを利用することができる。レーザ光の出力は、例えば、0.5~5W程度とすることができる。レーザ光の周波数は、例えば、5~200kHzとすることができる。レーザ光のパルス幅は、例えば、100fsから50000fs(フェムト秒)とすることができる。具体的には、中心波長を1030nmとするフェムト秒レーザを用いることが挙げられる。レーザ光の波長は、250nmから1100nmとすることができる。レーザ光の照射走査速度は20mm/secから2000mm/secとすることができる。
レーザ光は、第1主面101及び第2主面102のいずれから照射してもよく、例えば、第2主面102側から照射することができる。ここでの一定の深さとは、図1Bに示すように、基板10の第1主面101から深さd1の位置とする。深さd1は、基板10の厚みによって適宜調整することができ、レーザ光を照射する側の基板10の表面、例えば、第1主面101から、基板10の厚みの2%から49%の位置が挙げられ、3%から20%の及び位置が好ましい。具体的には、基板10の厚みが50μmから500μmの場合、15μmから245μmの深さd1が挙げられ、30μmから150μmの深さd1とすることができる。
Various wavelengths of laser light for forming the
The laser light may be applied from either the first
レーザ光の走査は、当該分野で公知のレーザ光の照射装置を利用することによって行うことができる。この場合、レーザ光の照射装置は、ウェハを載置したステージを移動させるもの、レーザ光源を移動させるもの、ステージとレーザ光源との双方を移動させるもののいずれを用いてもよい。
レーザ光の走査は、X方向に1本のみ第1破断線111を形成するために1回のみ行なってもよいが、得ようとする半導体素子の平面形状によって、その方向、数、間隔等適宜調整することができる。例えば、X方向のほか、Y方向、つまり、オリフラ面に垂直な方向又は平行な方向にレーザ光を照射して、Y方向に第1破断線を形成してもよい。また、得ようとする半導体素子の平面形状が四角形の場合、X方向及びY方向の双方に第1破断線を形成することが好ましい。ここでの、Y方向の第1破断線の形成は、X方向の第1破断線の形成の前後のいずれに行なってもよいし、後述する第2破断線及び又は第3破断線の形成の前後のいずれに行ってもよい。
図3A及び3Bに示すように、第1破断線111を複数本形成する場合、そのピッチP1は、得ようとする半導体素子の大きさによって適宜設定することができる。例えば、80μmから2000μmが挙げられる。
Scanning with laser light can be performed by using a laser light irradiation device known in the art. In this case, the laser light irradiation device may be one that moves the stage on which the wafer is placed, one that moves the laser light source, or one that moves both the stage and the laser light source.
The scanning of the laser beam may be performed only once in order to form only one
As shown in FIGS. 3A and 3B, when forming a plurality of
(第2破断線及び第3破断線の形成)
続いて、図1Cに示すように、第1加工変質部11の第1破断線111が形成された基板10に、第2破断線112及び第3破断線113をそれぞれ形成する。つまり、第2主面102に近い一定の深さであって、平面視において、第2加工変質部12及び第3加工変質部13を距離P3離間して、第1破断線111に対して線対称の位置にレーザ光を集光させて第2加工変質部12及び第3加工変質部13を形成する。これによって、平面視において、第2加工変質部12及び第3加工変質部がそれぞれ破断線状に配置した第2破断線112及び第3破断線113をそれぞれ形成することができる。なお、第2破断線112及び第3破断線113は、それぞれレーザ光の1段の照射、つまり一走査によって形成することが好ましい。
第2加工変質部12及び第3加工変質部13は、第1加工変質部の形成方法と同様の方法で形成することができる。第2加工変質部12及び第3加工変質部13は、基板10の第1主面101側及び第2主面102側のいずれからレーザ光を照射して形成してもよく、例えば、第2主面102側からレーザ光を照射して形成することができる。特に、第2加工変質部12及び第3加工変質部13を形成するためのレーザ光の照射は、第1加工変質部11を形成するためのレーザ光の照射と同じ側から行うことが好ましい。
(Formation of second breaking line and third breaking line)
Subsequently, as shown in FIG. 1C, a
The second work-affected
一定の深さとは、図1Cに示すように、第2加工変質部12及び第3加工変質部13において、異なる深さでもよいが、同じ深さとすることが好ましい。そして、基板10の第2主面102から深さd2の位置とする。深さd2は、基板10の厚みによって適宜調整することができ、レーザ光を照射する側の基板10の表面、例えば、第2主面102から、基板10の厚みの2%から45%の位置が挙げられ、3%から20%の及び位置が好ましい。具体的には、基板10の厚みが50μmから500μmの場合、15μmから245μmの深さd2が挙げられ、30μmから150μmの深さd2とすることができる。
As shown in FIG. 1C, the constant depth may be different depths in the second work-affected
第2破断線112及び第3破断線113は、平面視において、第1破断線111に対して線対称の位置に形成することが好ましい。言い換えると、平面視において、第1破断線111及び第2破断線112間の距離と、第1破断線111及び第3破断線113間の距離とが同じとなる位置に、第2破断線112及び第3破断線113を形成することが好ましい。このように設定することにより、製造後の半導体発光素子の側面を同じ傾斜角度とすることができ、発光面及びその周辺における光の取り出し効率の均一性を図ることができる。これらの距離P2(図3A参照)は、用いる基板10の厚み等によって適宜調整することができ、例えば、半導体素子の一辺が80μmから2000μmの場合、10μmから500μmとすることができる。また、別の観点から、例えば、図2に示すように、第1加工変質部11と第2加工変質部12とを結ぶ線S又は第1加工変質部11と第3加工変質部13とを結ぶ線Qが、第1加工変質部11を通る基板の第1主面に垂線Rに対して、それぞれα度とすることができる。α度は、例えば、10°から30°が挙げられ、8°±5°程度が好ましい。なお、線Sと垂線Rとによる角度及び線Qと垂線Rとによる角度は同じであることが好ましいが、異なることを排除するものではない。
The
このように、第1加工変質部11による第1破断線111、第2加工変質部12による第2破断線112、第3加工変質部13による第3破断線113を形成することにより、図1Dに示すように、第1加工変質部11から基板の厚み方向、特に、第2主面102側に伸展する亀裂が、第2加工変質部12から基板の厚み方向に伸展する亀裂と繋がり、第1加工変質部11から基板の厚み方向、特に、第2主面102側に伸展する亀裂が、第3加工変質部13から基板の厚み方向に伸展する亀裂と繋がる。さらに、第1加工変質部11から基板の面内方向に伸展する亀裂が、隣接する第1加工変質部11から基板の面内方向に伸展する亀裂と繋がり、第2加工変質部12から基板の面内方向に伸展する亀裂が、隣接する第2加工変質部12から基板の面内方向に伸展する亀裂と繋がり、第3加工変質部13から基板の面内方向に伸展する亀裂が、隣接する第3加工変質部13から基板の面内方向に伸展する亀裂と繋がる。このような亀裂は、例えば、レーザ光の出力等の条件を適宜調整することにより、効果的に繋がらせることができる。これにより、後述する基板の分割を、意図する部位で、高精度に行なうことができる。
上述したように、第1破断線111を複数形成する場合には、第2破断線112及び第3破断線113も、同様に、複数形成することが好ましい。その場合、それらは互いに平行であってもよいし、平行でなくてもよい。また、その一部において、線Sと垂線Rとによる角度及び線Qと垂線Rとによる角度が互いに異なっていてもよい。
In this way, by forming the
As described above, when a plurality of
(基板の分割)
得られた基板を分割する。分割は、基板10に外力を加えることにより、基板の劈開性を利用することなく、行なうことができる。つまり、図1Dに示した、第1加工変質部11から第2加工変質部12間の亀裂、第1加工変質部11から第3加工変質部13間の亀裂、第2加工変質部12と隣接する第2加工変質部12間の亀裂、第3加工変質部13と隣接する第3加工変質部13間の亀裂、さらに、上述した、第1加工変質部11から第2主面側に伸展した亀裂、第1加工変質部11から隣接する第1加工変質部11に伸展する亀裂が形成されても、なお割断されていない基板に対して、それらの亀裂において互いに分断されるように、外力を加えて基板を分割する。このような外力は、ナイフ、ブレード、ローラー、ノッチ等を使用したチップブレーカー等を利用して、基板の厚み方向に加える。また、基板を、例えば、伸縮性シートに貼着し、伸縮性シートを伸張することにより、基板に外力を加えることができる。これによって、意図した部位で、基板を分断することができる。
(substrate division)
The substrate obtained is divided. Dividing can be performed by applying an external force to the
分割された基板の側面は、第1加工変質部11から第2加工変質部12間の亀裂の方向に沿った傾斜面とすることができる。あるいは、第1加工変質部11から第3加工変質部13間の亀裂の方向に沿った傾斜面とすることができる。言い換えると、図2に示すように、第1加工変質部11と第2加工変質部12とを結ぶ線Sに沿った傾斜面とすることができる。あるいは、第1加工変質部11と第3加工変質部13とを結ぶ線Qに沿った傾斜面とすることができる。さらに言い換えると、第1破断線111から第2破断線112に向かう傾斜方向に沿った傾斜面とすることができる。あるいは第1破断線111から第3破断線113に向かう傾斜方向に沿った傾斜面とすることができる。
図3Aに示すように、第1破断線111、第2破断線112及び第3破断線113を、それぞれ、X方向に複数本形成する場合、分割された基板は、向かいあった二側面において傾斜面とすることができる。また、図3Bに示すように、第1破断線111、第2破断線112及び第3破断線113を、それぞれ、X方向及びY方向に複数本形成する場合、分割された基板は、向かいあった2対の二側面において傾斜面とすることができる。そして、図4A及び4Bに示すように、平面形状が四角形の半導体素子を得ることができる。
なお、得ようとする半導体素子の平面形状(例えば、三角形、ひし形、台形、六角形等の多角形又は略多角形等)に応じて、第1破断線111、第2破断線112及び第3破断線113の形成方向及び数等を任意に設定することができる。例えば、オリエンテーションフラットに対して、平行又は垂直のみならず、60°、120°等の角度で配置することにより、半導体素子の平面形状を三角形、ひし形、台形、六角形等に設定することができる。
The side surface of the divided substrate can be an inclined surface along the direction of the crack between the first work-affected
As shown in FIG. 3A, when a plurality of
Note that the
本実施形態においては、レーザ光の照射の前後、基板の分割の前等の任意の段階で、基板の第2主面側を研削及び/又は研磨してもよい。研削及び/又は研磨後の最終厚さが薄いほどウェハの割断時の半導体積層体等の損傷を低減することができ、発光素子を効率的に製造することができる。ウェハの研削及び研磨は、当該分野で公知の方法のいかなる方法を利用してもよい。なかでも、ダイヤモンド等の砥粒を用いた研削及び研磨が好ましい。 In this embodiment, the second main surface side of the substrate may be ground and/or polished at any stage such as before and after irradiation with laser light and before division of the substrate. The thinner the final thickness after grinding and/or polishing, the less damage to the semiconductor laminate and the like at the time of cutting the wafer, and the more efficiently the light emitting device can be manufactured. Wafer grinding and polishing may utilize any of the methods known in the art. Among them, grinding and polishing using abrasive grains such as diamond are preferable.
このようにして製造された半導体素子は、平面形状が四角形の場合、例えば、図4A及び4Bに示すように、基板の向かいあった2対の二側面が、同じ傾斜角度を有する側面とすることができる。ただし、全ての側面の傾斜角度が必ずしも同じでなくてもよい。このように、基板の側面を傾斜面とすることにより、特に、基板の全側面を傾斜面とすることにより、基板が凸レンズ様の形状となる。よって、窒化物半導体層によって出射された光が、基板側面において臨界角反射し、半導体素子内部に再反射して、迷光化して消失又は損失することを低減することができる。つまり、窒化物半導体層によって出射された光が、基板の側面で反射されて内部に戻る場合においても、再度基板の側面に入射する光は、異なる方向に反射されるために、基板外部への取り出し効率を増大させることができる。その結果、光取り出し率を向上させることができる。 When the planar shape of the semiconductor device manufactured in this way is square, for example, as shown in FIGS. can be done. However, the inclination angles of all the side surfaces do not necessarily have to be the same. In this way, by forming the side surfaces of the substrate into inclined surfaces, particularly by forming the entire side surfaces of the substrate into inclined surfaces, the substrate becomes shaped like a convex lens. Therefore, the light emitted by the nitride semiconductor layer can be reduced from being reflected at the substrate side surface at the critical angle, re-reflected inside the semiconductor element, becoming stray light, and lost or lost. That is, even when the light emitted by the nitride semiconductor layer is reflected by the side surface of the substrate and returns to the inside, the light incident on the side surface of the substrate again is reflected in a different direction. Extraction efficiency can be increased. As a result, the light extraction efficiency can be improved.
〔半導体発光素子の製造方法2〕
他の実施の形態の半導体発光素子の製造方法は、
第1主面上に窒化物半導体層が積層された基板に、前記第1主面と反対側の第2主面に近い一定の深さにレーザ光を集光させて第1加工変質部を、平面視において、破断線状に配置した第1破断線を形成し、
該第1加工変質部の破断線が形成された前記基板に、前記第1主面に近い一定の深さであって、平面視において、前記第1破断線に対して線対称の位置にレーザ光を集光させて第2加工変質部及び第3加工変質部を、平面視において、それぞれ破断線状に配置した第2破断線及び第3破断線をそれぞれ形成し、
得られた基板に外力を加えて、前記基板内の、前記第1破断線から前記第2破断線に向かう傾斜方向と、前記第1破断線から前記第3破断線に向かう傾斜方向とに沿って前記基板を分割して、該分割された基板の一側面を傾斜させた面とすることを特徴とする。
[Manufacturing Method 2 of Semiconductor Light Emitting Device]
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to another embodiment includes:
A substrate having a nitride semiconductor layer laminated on a first main surface is focused with a laser beam to a certain depth close to a second main surface opposite to the first main surface to form a first process-affected portion. , in plan view, forming a first break line arranged in the form of a break line,
A laser beam is applied to the substrate on which the breaking line of the first work-affected part is formed, at a certain depth close to the first main surface and at a line-symmetrical position with respect to the first breaking line in plan view. Condensing light to form a second break line and a third break line in which the second work-affected portion and the third work-affected portion are arranged in a plan view, respectively,
An external force is applied to the obtained substrate along the inclination direction from the first breaking line to the second breaking line and the inclination direction from the first breaking line to the third breaking line in the substrate. and dividing the substrate by using a slanted surface.
(第1破断線の形成)
第1破断線を形成するために、まず、図5Aに示すように、第1主面101上に窒化物半導体層14が積層された基板10を準備する。
次いで、図5Bに示すように、基板10内の第2主面102に近い側であって、一定の深さd1に、第1加工変質部11を形成する。第2主面102に近い側とは、基板10の総厚みの中央よりも第2主面102側を指す。深さd1は、上述した範囲から適宜設定することができる。
(Formation of first breaking line)
In order to form the first break line, first, as shown in FIG. 5A,
Next, as shown in FIG. 5B, a first work-affected
(第2破断線及び第3破断線の形成)
続いて、図5Cに示すように、第1加工変質部11の第1破断線111が形成された基板10に、第2破断線112及び第3破断線113をそれぞれ形成する。つまり、第1主面101に近い一定の深さであって、平面視において、第2加工変質部12及び第3加工変質部13を距離P3離間して、第1破断線111に対して線対称の位置にレーザ光を集光させて第2加工変質部12及び第3加工変質部13を形成する。これによって、平面視において、第2加工変質部12及び第3加工変質部がそれぞれ破断線状に配置した第2破断線112及び第3破断線113をそれぞれ形成することができる。なお、第2破断線112及び第3破断線113は、それぞれレーザ光の1段の照射、つまり一走査によって形成することが好ましい。
第2加工変質部12及び第3加工変質部13は、第1加工変質部の形成方法と同様の方法で形成することができる。第2加工変質部12及び第3加工変質部13は、基板10の第1主面101側及び第2主面102側のいずれからレーザ光を照射して形成してもよく、例えば、第1主面101側からレーザ光を照射して形成することができる。特に、第2加工変質部12及び第3加工変質部13を形成するためのレーザ光の照射は、第1加工変質部11を形成するためのレーザ光の照射と同じ側から行うことが好ましい。
(Formation of second breaking line and third breaking line)
Subsequently, as shown in FIG. 5C, a
The second work-affected
一定の深さとは、図5Cに示すように、第2加工変質部12及び第3加工変質部13において、異なる深さでもよいが、同じ深さとすることが好ましい。そして、基板10の第1主面101から深さd2の位置とする。深さd2は、基板10の厚みによって適宜調整することができ、レーザ光を照射する側の基板10の表面、例えば、第1主面101から、基板10の厚みの2%から45%の位置が挙げられ、3%から20%の及び位置が好ましい。具体的には、基板10の厚みが50μmから500μmの場合、15μmから245μmの深さd2が挙げられ、30μmから150μmの深さd2とすることができる。
As shown in FIG. 5C, the constant depth may be different depths in the second work-affected
第2破断線112及び第3破断線113は、平面視において、第1破断線111に対して線対称の位置に形成することが好ましい。言い換えると、平面視において、第1破断線111及び第2破断線112間の距離と、第1破断線111及び第3破断線113間の距離とが同じとなる位置に、第2破断線112及び第3破断線113を形成することが好ましい。このように設定することにより、製造後の半導体発光素子の側面を同じ傾斜角度とすることができ、発光面及びその周辺における光の取り出し効率の均一性を図ることができる。これらの距離P2(図3A参照)は、用いる基板10の厚み等によって適宜調整することができ、例えば、半導体素子の一辺が80μmから2000μmの場合、10μmから500μmとすることができる。また、別の観点から、例えば、図6に示すように、第1加工変質部11と第2加工変質部12とを結ぶ線S又は第1加工変質部11と第3加工変質部13とを結ぶ線Qが、第1加工変質部11を通る基板の第1主面に垂線Rに対して、それぞれα度とすることができる。α度は、例えば、10°から30°が挙げられ、8°±5°程度が好ましい。なお、線Sと垂線Rとによる角度及び線Qと垂線Rとによる角度は同じであることが好ましいが、異なることを排除するものではない。
The
このように、第1加工変質部11による第1破断線111、第2加工変質部12による第2破断線112、第3加工変質部13による第3破断線113を形成することにより、図5Dに示すように、第1加工変質部11から基板の厚み方向、特に、第1主面101側に伸展する亀裂が、第2加工変質部12から基板の厚み方向に伸展する亀裂と繋がり、第1加工変質部11から基板の厚み方向、特に、第1主面101側に伸展する亀裂が、第3加工変質部13から基板の厚み方向に伸展する亀裂と繋がる。さらに、第1加工変質部11から基板の面内方向に伸展する亀裂が、隣接する第1加工変質部11から基板の面内方向に伸展する亀裂と繋がり、第2加工変質部12から基板の面内方向に伸展する亀裂が、隣接する第2加工変質部12から基板の面内方向に伸展する亀裂と繋がり、第3加工変質部13から基板の面内方向に伸展する亀裂が、隣接する第3加工変質部13から基板の面内方向に伸展する亀裂と繋がる。このような亀裂は、例えば、レーザ光の出力等の条件を適宜調整することにより、効果的に繋がらせることができる。これにより、後述する基板の分割を、意図する部位で、高精度に行なうことができる。
In this way, by forming the
上述したように、第1破断線111を複数形成する場合には、第2破断線112及び第3破断線113も、同様に、複数形成することが好ましい。その場合、それらは互いに平行であってもよいし、平行でなくてもよい。また、その一部において、線Sと垂線Rとによる角度及び線Qと垂線Rとによる角度が互いに異なっていてもよい。
As described above, when a plurality of
(基板の分割)
得られた基板を分割する。基板の分割は、一実施の形態と同様である。
このようにして製造された半導体素子は、平面形状が四角形の場合、例えば、図7A及び図7Bに示すように、基板の向かいあった2対の二側面が、同じ傾斜角度を有する側面とすることができる。ただし、全ての側面の傾斜角度が必ずしも同じでなくてもよい。このように、基板の側面を傾斜面とすることにより、特に、基板の全側面を傾斜面とすることにより、基板が凸レンズ様の形状となる。よって、窒化物半導体層によって出射された光が、基板側面において臨界角反射し、半導体素子内部に再反射して、迷光化して消失又は損失することを低減することができる。つまり、窒化物半導体層によって出射された光が、基板の側面で反射されて内部に戻る場合においても、再度基板の側面に入射する光は、異なる方向に反射されるために、基板外部への取り出し効率を増大させることができる。その結果、光取り出し率を向上させることができる
(substrate division)
The substrate obtained is divided. Division of the substrate is the same as in one embodiment.
When the planar shape of the semiconductor device manufactured in this way is a square, for example, as shown in FIGS. be able to. However, the inclination angles of all the side surfaces do not necessarily have to be the same. In this way, by forming the side surfaces of the substrate into inclined surfaces, particularly by forming the entire side surfaces of the substrate into inclined surfaces, the substrate becomes shaped like a convex lens. Therefore, the light emitted by the nitride semiconductor layer can be reduced from being reflected at the substrate side surface at the critical angle, re-reflected inside the semiconductor element, becoming stray light, and lost or lost. That is, even when the light emitted by the nitride semiconductor layer is reflected by the side surface of the substrate and returns to the inside, the light incident on the side surface of the substrate again is reflected in a different direction. Extraction efficiency can be increased. As a result, the light extraction rate can be improved.
本発明の他の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法によれば、本発明の一の実施形態と同様に、基板上に窒化物半導体層が積層された基板を、極めて高い歩留りで意図するように正確にチップ化することができる半導体発光素子の製造方法を提供することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention, as in the one embodiment of the present invention, a substrate in which a nitride semiconductor layer is laminated on a substrate is intended with an extremely high yield. It is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device that can be accurately chipped as described above.
最後に、本願の一実施形態によれば、以下の(1)~(9)のうち、少なくともいずれか1つの半導体素子の製造方法が含まれる。 Finally, according to one embodiment of the present application, at least one of the following (1) to (9) includes a method for manufacturing a semiconductor device.
(1)第1主面と、前記第1主面と反対側の第2主面とを有する基板に、前記第1主面に近い一定の深さにレーザ光を集光させて第1加工変質部を、平面視において、破断線状に配置した第1破断線を形成し、
該第1加工変質部の破断線が形成された前記基板に、前記第2主面に近い一定の深さであって、平面視において、前記第1破断線に対して線対称の位置にレーザ光を集光させて第2加工変質部及び第3加工変質部を、平面視において、それぞれ破断線状に配置した第2破断線及び第3破断線をそれぞれ形成し、
得られた基板に外力を加えて、前記基板内の、前記第1破断線から前記第2破断線に向かう傾斜方向と、前記第1破断線から前記第3破断線に向かう傾斜方向とに沿って前記基板を分割して、該分割された基板の一側面を傾斜させた面とすることを特徴とする。
(2)(1)であって、前記基板の前記第1主面上に窒化物半導体層が積層されてなる請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
(3)(1)または(2)であって、前記基板がサファイア基板又はシリコン基板である。
(4)(1)から(3)のいずれかであって、前記第1破断線を、前記基板の前記第2主面から15μmから245μmの範囲の一定の深さに形成し、
前記第2破断線及び前記第3破断線を、前記基板の前記第1主面から15μmから245μmの範囲の一定の深さにそれぞれ形成する。
(5)(1)から(4)のいずれかであって、前記分割された基板の一側面を10°から30°傾斜させた面とする。
(6)(1)から(5)のいずれかであって、前記基板はオリエンテーションフラットを有するウェハであり、前記第1破断線、第2破断線及び第3破断線を、前記オリエンテーションフラットに対して平行又は垂直に形成する。
(7)(1)から(6)のいずれかであって、前記第1破断線、第2破断線及び第3破断線をそれぞれ複数本、前記基板へのパルスレーザの複数回の走査により、それぞれ形成する。
(8)(7)であって、前記半導体素子の平面形状が四角形であり、
前記基板の分割を、向かいあった二側面又は向かいあった2対の二側面に対して行い、それぞれを傾斜させた面とする。
(9)(7)または(8)であって、前記分割された前記基板の複数の側面を10°から30°傾斜させた面とする。
(1) A substrate having a first principal surface and a second principal surface opposite to the first principal surface is focused with a laser beam at a constant depth close to the first principal surface to perform a first processing. Forming a first breaking line in which the altered portion is arranged in a breaking line shape in a plan view,
A laser beam is applied to the substrate on which the breaking line of the first work-affected portion is formed, at a certain depth near the second main surface and at a line-symmetrical position with respect to the first breaking line in plan view. Condensing light to form a second break line and a third break line in which the second work-affected portion and the third work-affected portion are arranged in a plan view, respectively,
An external force is applied to the obtained substrate along the inclination direction from the first breaking line to the second breaking line and the inclination direction from the first breaking line to the third breaking line in the substrate. and dividing the substrate by using a slanted surface.
(2) The method of manufacturing a semiconductor device according to (1), wherein a nitride semiconductor layer is stacked on the first main surface of the substrate.
(3) In (1) or (2), the substrate is a sapphire substrate or a silicon substrate.
(4) Any one of (1) to (3), wherein the first break line is formed at a constant depth in the range of 15 μm to 245 μm from the second main surface of the substrate,
The second breaking line and the third breaking line are each formed at a constant depth ranging from 15 μm to 245 μm from the first major surface of the substrate.
(5) In any one of (1) to (4), one side surface of the divided substrate is inclined by 10° to 30°.
(6) In any one of (1) to (5), the substrate is a wafer having an orientation flat, and the first, second and third break lines are aligned with respect to the orientation flat. parallel or perpendicular to each other.
(7) In any one of (1) to (6), by scanning a plurality of each of the first breaking line, the second breaking line, and the third breaking line with a pulse laser to the substrate a plurality of times, form respectively.
(8) In (7), the planar shape of the semiconductor element is a quadrangle,
The substrate is divided into two opposing sides or two pairs of opposing sides, each of which is inclined.
(9) In (7) or (8), the plurality of side surfaces of the divided substrate are inclined by 10° to 30°.
10 基板
101 第1主面
102 第2主面
11 第1加工変質部
111 第1破断線
12 第2加工変質部
112 第2破断線
13 第3加工変質部
113 第3破断線
14 窒化物半導体層
10
Claims (10)
該第1加工変質部の前記第1線が形成された前記基板に、前記第2主面に近い一定の深さであって、平面視において、前記第1線に対して線対称の位置にレーザ光を集光させて第2加工変質部及び第3加工変質部を、平面視において、それぞれ一段の照射のみで破断線状に配置した第2線及び第3線をそれぞれ形成し、断面視において、前記第1加工変質部と前記第2加工変質部とを結ぶ線上に、加工変質部として前記第1加工変質部と前記第2加工変質部とのみを形成し、かつ前記第1加工変質部と前記第3加工変質部とを結ぶ線上に、加工変質部として前記第1加工変質部と前記第3加工変質部とのみを形成し、
得られた基板に外力を加えて、前記基板内の、前記第1線から前記第2線に向かう傾斜方向と、前記第1線から前記第3線に向かう傾斜方向とに沿って前記基板を分割して、該分割された基板の一側面を傾斜させた面とすることを特徴とする半導体素子の製造方法。 A substrate having a first principal surface and a second principal surface opposite to the first principal surface is focused with a laser beam to a certain depth close to the first principal surface to form a first process-altered portion. , in plan view, forming a first line arranged linearly by one stage of irradiation,
The substrate on which the first line of the first work-affected part is formed is placed at a certain depth close to the second main surface and at a line-symmetrical position with respect to the first line in plan view. A laser beam is focused to form a second line and a third line in which the second work-affected portion and the third work-affected portion are arranged in the form of a breaking line by only one stage of irradiation in a plan view, and a cross-sectional view is performed. wherein only the first work-affected portion and the second work-affected portion are formed as work-affected portions on a line connecting the first work-affected portion and the second work-affected portion; and forming only the first work-affected portion and the third work-affected portion as work-affected portions on a line connecting the part and the third work-affected portion;
By applying an external force to the obtained substrate, the substrate is bent along the direction of inclination from the first line to the second line and the direction of inclination from the first line to the third line in the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: dividing a substrate and forming one side surface of the divided substrate into an inclined surface.
前記第2線及び前記第3線を、前記基板の前記第2主面から15μmから245μmの範囲の一定の深さにそれぞれ形成する請求項1から3のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。 forming the first line to a constant depth ranging from 15 μm to 245 μm from the first major surface of the substrate;
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said second line and said third line are each formed at a constant depth ranging from 15 [mu]m to 245 [mu]m from said second main surface of said substrate. .
前記第2線及び前記第3線を、前記基板の前記第2主面から、前記基板の厚みの2%から45%の位置にそれぞれ形成する請求項1から3のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。 forming the first line at a position from 2% to 49% of the thickness of the substrate from the first main surface of the substrate;
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second line and the third line are formed at positions 2% to 45% of the thickness of the substrate from the second main surface of the substrate. manufacturing method.
前記基板の分割を、向かいあった二側面又は向かいあった2対の二側面に対して行い、それぞれを傾斜させた面とする請求項8に記載の半導体素子の製造方法。 The planar shape of the semiconductor element is a quadrangle,
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the substrate is divided into two opposing side surfaces or two pairs of opposing two side surfaces, each of which is a slanted surface.
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein a plurality of side surfaces of said divided substrate are inclined by 10[deg.] to 30[deg.] with respect to a perpendicular to said first main surface of said substrate.
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