JP5747743B2 - Method for manufacturing light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエハを分割して発光素子を得る発光素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device by dividing a semiconductor wafer to obtain a light emitting device.
半導体プロセスでは、フォトリソグラフィ、真空蒸着等を用いて、半導体ウエハ上に整列配置した多数の半導体素子部(発光素子部)を同時に形成している。そして、同時に形成した発光素子部の間には、発光素子部を分割するための分割領域が形成され、この分割領域の中央に沿った分割ラインをダイシング等により縦横に切断することで、発光素子部を個々の矩形の半導体チップ(発光素子)として分割している。 In the semiconductor process, a large number of semiconductor element portions (light emitting element portions) aligned on a semiconductor wafer are simultaneously formed by using photolithography, vacuum vapor deposition, or the like. A divided region for dividing the light emitting element portion is formed between the simultaneously formed light emitting element portions, and a dividing line along the center of the divided region is cut vertically and horizontally by dicing or the like, thereby obtaining the light emitting element. The part is divided into individual rectangular semiconductor chips (light emitting elements).
また、窒化ガリウム(GaN)系などの窒化物半導体を用いた発光素子の製造おいて、発光波長に対して透明度の高いサファイア基板を用いたものが知られている。しかしながら、硬度の高いサファイアはシリコンなどの基板に比べて加工が容易ではなく、半導体ウエハを個々の素子に分割する際に困難が伴い、基板が厚いと分割がより一層困難となる。 Further, in the manufacture of a light emitting device using a nitride semiconductor such as gallium nitride (GaN), a device using a sapphire substrate having high transparency with respect to the emission wavelength is known. However, sapphire having a high hardness is not easily processed as compared with a substrate such as silicon, and it is difficult to divide a semiconductor wafer into individual elements, and the division becomes even more difficult when the substrate is thick.
そこで、例えば、特許文献1には、サファイア基板の裏面を研削して、基板を薄肉化してから分割する方法が記載されている。また、特許文献2には、サファイア基板の分割領域にドライエッチング法によって分離溝を形成し、分離溝の中央にスクライブラインを引いて分割する方法が記載されている。
Thus, for example,
また、発光素子のコストダウンのために発光素子の面積の小型化が図られている。発光素子の大きさが小さくなるにしたがって、半導体ウエハに占める分割領域の面積が大きくなる。そのため、半導体ウエハにおける発光素子の取り個数を増やすためには、分割領域をいかに有効に狭くするかが問題となっていた。 In addition, the area of the light emitting element is reduced in order to reduce the cost of the light emitting element. As the size of the light emitting element is reduced, the area of the divided region in the semiconductor wafer is increased. For this reason, in order to increase the number of light emitting elements to be taken on the semiconductor wafer, there has been a problem of how to effectively narrow the divided regions.
そこで、例えば、特許文献3には、縦分割領域の幅と横分割領域の幅が相互に異なるように半導体ウエハを形成すること、半導体素子の長い辺に沿って延在する方向の分割領域の幅を狭く(短い辺は幅を広く)することが記載されている。また、特許文献4には、ステッパ用のアライメントマークのあるダイシングラインの幅を広くした半導体ウエハについて記載されている。さらに、特許文献5には、半導体ウエハのチッピングが発生しにくい、オリエンテーションフラットと水平方向に、半導体素子部の短辺が沿うように配置することで、この短辺に沿った分割領域の幅を狭くすることが記載されている。
Therefore, for example, in
しかしながら、従来の技術においては、以下の問題がある。
C面を主面とするサファイア基板上にGaN系半導体を積層した半導体ウエハを分割する場合、基板の主面に対して斜め方向に存在するR面等のサファイアの結晶性の影響により、割断狙い位置である一方の面側の割断起点と、他方の面側の割断される位置である割断位置とにずれが生じる。すなわち、半導体ウエハを分割する際、サファイア基板は、所定の結晶方向においては、分割領域の割断起点から半導体ウエハの厚み方向に対して半導体ウエハの断面視で斜め方向に割れる。このずれが発光素子の特性や発光素子の取り個数に影響する。
However, the conventional techniques have the following problems.
When a semiconductor wafer in which a GaN-based semiconductor is stacked on a sapphire substrate having a C-plane as a main surface is divided, it is targeted for cleaving due to the influence of the crystallinity of the sapphire such as the R-plane existing in an oblique direction with respect to the main surface of the substrate. There is a deviation between the cleaving start point on one surface side that is the position and the cleaving position that is the cleaved position on the other surface side. That is, when the semiconductor wafer is divided, the sapphire substrate is divided obliquely in a cross-sectional view of the semiconductor wafer with respect to the thickness direction of the semiconductor wafer from the split starting point of the divided region in a predetermined crystal direction. This shift affects the characteristics of the light emitting element and the number of light emitting elements.
しかし前記した従来の技術では、発光素子の取り個数を増大させるためや、発光素子の機械的強度を劣化させないために所定の分割領域の幅を狭くしたものであり、前記のずれについては考慮されていない。そのため、分割の際のずれによって割断位置が発光素子に近くなりすぎることで、発光素子の外観が不良になり、また、ずれによって発光素子部の活性層に損傷が起き、これにより、発光素子の出力低下やリークが発生するという問題がある。 However, in the above-described conventional technology, the width of a predetermined divided region is narrowed in order to increase the number of light emitting elements to be taken and in order not to deteriorate the mechanical strength of the light emitting elements. Not. For this reason, the splitting position becomes too close to the light emitting element due to the shift at the time of division, so that the appearance of the light emitting element is deteriorated, and the active layer of the light emitting element portion is damaged due to the shift. There is a problem that output is reduced and leakage occurs.
一方、発光素子は、基板の厚さが厚い方が、基板内を進行する光が基板から外部に取り出されるまでに、基板の上下界面で反射する回数が低減される。このため、基板内で吸収される光量が低減され、結果として、発光素子の光取り出し効率が向上することが知られている。また、高膜厚な窒化物半導体をチップ化する際に、チップの機械的な強度を確保するために基板を厚肉化することが望まれていた。しかしながら、基板を厚くすると、前記した分割領域の割断基点と割断位置とのずれの問題が一層大きくなる。 On the other hand, in the light-emitting element, when the thickness of the substrate is thicker, the number of times the light traveling in the substrate is reflected at the upper and lower interfaces of the substrate before being taken out from the substrate is reduced. For this reason, it is known that the amount of light absorbed in the substrate is reduced, and as a result, the light extraction efficiency of the light emitting element is improved. Further, when a nitride semiconductor with a high film thickness is made into a chip, it has been desired to increase the thickness of the substrate in order to ensure the mechanical strength of the chip. However, when the substrate is thickened, the problem of deviation between the cleaving base point and the cleaving position of the above-described divided area becomes even greater.
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、半導体ウエハの分割時の割断による発光素子への悪影響を低減することができる発光素子の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a light-emitting element that can reduce adverse effects on the light-emitting element due to cleaving when the semiconductor wafer is divided.
前記した課題を解決するために、本発明に係る発光素子の製造方法は、C面を主面とするサファイア基板上にn型窒化物半導体層とp型窒化物半導体層とをこの順で積層して複数個の矩形状の発光素子部を縦横方向に整列配置し、前記サファイア基板のA面と前記主面との交線に平行な方向に沿って分割する横分割領域の幅が、前記A面と前記主面との交線に垂直な方向に沿って分割する縦分割領域の幅よりも狭く、前記発光素子部のn側電極が前記縦分割領域側の少なくとも一方側に配置された半導体ウエハを分割して発光素子とする発光素子の製造方法であって、前記半導体ウエハを製造するウエハ製造工程と、前記製造した半導体ウエハを分割するウエハ分割工程と、を含み、前記ウエハ分割工程において、前記サファイア基板の内部にレーザ光の集光点を合わせて照射して、多光子吸収により前記サファイア基板の内部に溶解領域または変質領域を形成するステルスレーザ加工によって、前記縦分割領域の幅方向の中央線から幅方向の一方側に所定の距離をシフトした線位置において、前記縦分割領域の延伸方向に延伸し、前記サファイア基板の厚さ方向に所定の高さを有する帯状の前記溶解領域または前記変質領域を内部割断溝として形成し、前記内部割断溝を割断起点として前記半導体ウエハを分割することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a light emitting device according to the present invention includes an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer stacked in this order on a sapphire substrate having a C-plane as a main surface. Then, a plurality of rectangular light emitting element portions are aligned in the vertical and horizontal directions, and the width of the horizontal division region divided along the direction parallel to the intersection line of the A surface of the sapphire substrate and the main surface is The n-side electrode of the light emitting element portion is arranged on at least one side of the vertical division region, which is narrower than the width of the vertical division region divided along the direction perpendicular to the intersecting line between the A plane and the main surface. A method of manufacturing a light emitting device by dividing a semiconductor wafer into a light emitting device, comprising: a wafer manufacturing step for manufacturing the semiconductor wafer; and a wafer splitting step for splitting the manufactured semiconductor wafer, the wafer splitting step In the sapphire substrate A stealth laser process that forms a dissolved region or an altered region inside the sapphire substrate by multi-photon absorption by irradiating with a converging point of the laser light, and from the center line in the width direction of the longitudinally divided region to the width direction. At a line position shifted by a predetermined distance to one side, the strip-shaped dissolved region or the altered region having a predetermined height in the thickness direction of the sapphire substrate is stretched in the longitudinal direction of the longitudinally divided region. It forms as a groove | channel, The said semiconductor wafer is divided | segmented by using the said internal cleavage groove | channel as a cleaving origin.
かかる製造方法によれば、ウエハ製造工程で製造された半導体ウエハにおいて、横分割領域の幅が縦分割領域の幅よりも狭いことで、発光素子の取り個数、あるいは、活性層領域の面積の増大を図るものである。ここで、縦分割領域は、サファイア基板の裏面側に設定された割断起点から主面側における割断位置にかけて斜めに割れることを考慮した幅を確保する必要がある。そこで、サファイア基板の割断起点を中央線から所定の距離をシフトした線位置にシフトして、主面側の割断位置を中央線に寄るようにする。さらに、サファイア基板の内部に、割断起点の線位置に沿って、サファイア基板の厚さ方向に所定の高さを有する帯状の内部割断溝を形成することで、内部割断溝を形成した部分では、主面に垂直に割断されるため、斜めに割れることにより割断位置の割断起点からずれる量が低減される。また、n側電極を縦分割領域側に配置するため、結果として縦分割領域側に配置される活性層領域が減少する。このため、発光素子部が受けるダメージが低減される。 According to this manufacturing method, in the semiconductor wafer manufactured in the wafer manufacturing process, the width of the horizontal division region is narrower than the width of the vertical division region, thereby increasing the number of light emitting elements or the area of the active layer region. Is intended. Here, it is necessary to ensure the width | variety in which the vertical division area considered diagonally cracking from the cleaving starting point set to the back surface side of a sapphire substrate to the cleaving position in the main surface side. Therefore, the cleaving start point of the sapphire substrate is shifted to a line position shifted by a predetermined distance from the center line so that the cleaving position on the main surface side approaches the center line. Furthermore, in the part where the internal cleavage groove is formed by forming a band-shaped internal cleavage groove having a predetermined height in the thickness direction of the sapphire substrate along the line position of the cleavage starting point inside the sapphire substrate, Since it is cleaved perpendicular to the main surface, the amount of deviation from the cleaving start point of the cleaving position is reduced by cracking diagonally. Further, since the n-side electrode is arranged on the vertical division region side, as a result, the active layer region arranged on the vertical division region side is reduced. For this reason, the damage which a light emitting element part receives is reduced.
本発明に係る発光素子の製造方法は、前記サファイア基板上に複数の凸部が形成されており、すべての凸部において、前記凸部の頂部が平面視において同一形状で、かつ同一方向を向いた多角形であり、前記多角形について前記縦横方向における横方向を向いた鋭角が、左側を向いているときは、前記中央線の右側に前記線位置をシフトし、右側を向いているときは、前記中央線の左側に前記線位置をシフトすることを特徴とする。 In the method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention, a plurality of convex portions are formed on the sapphire substrate, and the top portions of the convex portions have the same shape and face the same direction in plan view. When the acute angle of the polygon in the horizontal direction in the vertical and horizontal directions is directed to the left side, the line position is shifted to the right side of the center line, and the polygon is oriented to the right side. The line position is shifted to the left of the center line.
かかる製造方法によれば、凸部における多角形の頂部の向きに対応して、中央線の左右の何れかに割断起点の線位置を決定する。 According to such a manufacturing method, the line position of the cleaving start point is determined on either the left or right side of the center line corresponding to the direction of the top of the polygon in the convex part.
本発明に係る発光素子の製造方法は、前記発光素子部のn側電極が、両側の前記縦分割領域のうち、少なくとも前記n側電極が前記線位置に近くなる側に配置されていることが好ましい。 In the method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention, the n-side electrode of the light-emitting element unit is disposed on the side where at least the n-side electrode is close to the line position in the vertically divided regions on both sides. preferable.
かかる製造方法によれば、割断による発光素子部の損傷がより生じやすい側に、損傷による発光出力への影響の少ないn側電極が配置されるため、発光素子部としてのダメージが低減される。 According to this manufacturing method, since the n-side electrode that has less influence on the light emission output due to the damage is arranged on the side where the light emitting element portion is more likely to be damaged by cleaving, the damage as the light emitting element portion is reduced.
本発明に係る発光素子の製造方法は、前記発光素子部が平面視において長方形であり、前記長方形の短辺が前記縦分割領域と平行に形成されていることを特徴とする。 The light emitting element manufacturing method according to the present invention is characterized in that the light emitting element portion is rectangular in a plan view, and a short side of the rectangle is formed in parallel with the vertical division region.
かかる製造方法によれば、割断による発光素子部の損傷がより生じやすい縦分割領域側に発光素子部の長方形の短辺があるため、縦分割領域の割断による個々の発光素子部におけるダメージが低減される。また、幅を広く確保する必要のある縦分割領域を短辺側とすることによって縦分割領域の本数が減るため、半導体ウエハあたりの発光素子の取り個数、あるいは、個々の発光素子の活性層領域の面積が増大する。 According to such a manufacturing method, since there is a rectangular short side of the light emitting element portion on the side of the vertically divided region where damage to the light emitting element portion is more likely to occur due to cleaving, damage to each light emitting element portion due to cleaving of the vertically divided region is reduced. Is done. In addition, since the number of vertically divided regions is reduced by setting the vertically divided regions that need to have a wide width to the short side, the number of light emitting elements taken per semiconductor wafer or the active layer region of each light emitting element Increases the area.
本発明に係る発光素子の製造方法は、前記レーザ光の照射は、前記サファイア基板の裏面側から入射し、前記内部割断溝は、前記サファイア基板の厚さ方向において、前記主面から70μm以上離れた位置に形成することが好ましい。 In the method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention, the irradiation with the laser light is incident from the back side of the sapphire substrate, and the internal cleavage groove is separated by 70 μm or more from the main surface in the thickness direction of the sapphire substrate. It is preferable to form at a different position.
かかる製造方法によれば、半導体層に及ぶレーザ光の照射量を少なくし、半導体層に対する損傷を低減しつつ内部割断溝を形成する。 According to this manufacturing method, the amount of laser light applied to the semiconductor layer is reduced, and the internal cleavage groove is formed while reducing damage to the semiconductor layer.
本発明に係る発光素子の製造方法は、前記内部割断溝は、前記レーザ光の集光点の前記サファイア基板の厚さ方向における位置を、順次複数段階にシフトして前記レーザ光を照射して形成することを特徴とする。 In the method of manufacturing a light emitting device according to the present invention, the internal cleaving groove is irradiated with the laser light by sequentially shifting the position of the condensing point of the laser light in the thickness direction of the sapphire substrate in a plurality of stages. It is characterized by forming.
かかる製造方法によれば、厚さ方向に、幅の狭い内部割断溝を積み重ねるようにして幅広の内部割断溝を形成する。これによって、レーザ光の照射強度を強くすることなく、従って、半導体層に対する損傷を大きくすることなく、厚さ方向に幅広の内部割断溝が形成される。 According to this manufacturing method, the wide internal cleaving grooves are formed so as to stack the narrow internal cleaving grooves in the thickness direction. As a result, a wide internal cleaving groove is formed in the thickness direction without increasing the irradiation intensity of the laser beam and, therefore, without increasing damage to the semiconductor layer.
本発明に係る発光素子の製造方法は、前記半導体ウエハの前記縦分割領域および前記横分割領域の主面側において、前記n型窒化物半導体層及び前記p型窒化物半導体層の、平面視において前記割断起点から分割したときの前記サファイア基板の主面における割断位置を含む領域に、前記サファイア基板を露出させた割断溝である主面割断溝を形成することが好ましい。 The method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention is a plan view of the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer on the main surface side of the vertical division region and the horizontal division region of the semiconductor wafer. It is preferable to form a main surface cleaving groove, which is a cleaving groove exposing the sapphire substrate, in a region including a cleaving position on the main surface of the sapphire substrate when divided from the cleaving starting point.
かかる製造方法によれば、主面割断溝のサファイア基板の露出面が割断位置となる。このとき、割断位置の半導体層が除去されているため、割断による割れが半導体層に及ぶことなく半導体ウエハが割断される。 According to this manufacturing method, the exposed surface of the sapphire substrate in the main surface cutting groove is the cutting position. At this time, since the semiconductor layer at the cleaving position is removed, the semiconductor wafer is cleaved without cracking due to cleaving reaching the semiconductor layer.
本発明に係る発光素子の製造方法は、前記内部割断溝の延伸方向に沿って、前記半導体ウエハの上下をブロックで挟持し、前記ブロックからはみ出た前記半導体ウエハの端部の前記サファイア基板の裏面側に、前記内部割断溝の延伸方向と平行に延伸するブレードを用いて衝撃を加えることによって前記半導体ウエハを割断するブレイキング工程において、前記ブロックの、前記サファイア基板の主面に平行な面内であって前記延伸方向に垂直な方向である幅方向において、前記内部割断溝の線位置が平面視において中央になるように前記ブロックで前記半導体ウエハを挟持することを特徴とする。 The method for manufacturing a light emitting device according to the present invention includes a semiconductor wafer sandwiched between blocks along the extending direction of the internal cleaving groove, and the back surface of the sapphire substrate at the end of the semiconductor wafer protruding from the block. In the breaking step of cleaving the semiconductor wafer by applying an impact using a blade extending parallel to the extending direction of the internal cleaving groove on the side, in a plane parallel to the main surface of the sapphire substrate of the block The semiconductor wafer is sandwiched between the blocks so that the line position of the internal cutting groove is centered in a plan view in the width direction that is a direction perpendicular to the extending direction.
かかる製造方法によれば、半導体ウエハの端部にブレードを用いて加えられた衝撃は、下側のブロックの一辺を支点とするてこの原理で、上下をブロックで挟まれた内部割断溝に作用して、半導体ウエハが割断される。 According to this manufacturing method, the impact applied to the edge of the semiconductor wafer by using a blade acts on the internal cleaving groove sandwiched between the upper and lower blocks on the basis of the lever using one side of the lower block as a fulcrum. Then, the semiconductor wafer is cleaved.
本発明に係る発光素子の製造方法は、前記内部割断溝の延伸方向に平行に延伸する2個のブロックを互いに離間して配置するとともに、前記サファイア基板の主面側を下向きとして、前記内部割断溝の線位置を前記2個のブロックの離間した空間の中央となるように前記半導体ウエハを前記2個のブロック上に載置し、前記内部割断溝の線位置において、前記サファイア基板の裏面側からブレードを用いて加重をかけることで前記半導体ウエハを分割することを特徴とする。 The light emitting device manufacturing method according to the present invention includes two blocks extending parallel to the extending direction of the internal cleaving groove and spaced apart from each other, with the main surface side of the sapphire substrate facing downward, and the internal cleaving The semiconductor wafer is placed on the two blocks such that the line position of the groove is in the center of the separated space of the two blocks, and the back surface side of the sapphire substrate at the line position of the internal cutting groove The semiconductor wafer is divided by applying a load using a blade.
かかる製造方法によれば、半導体ウエハは、下側に離間して配置された2個のブロックと、サファイア基板の裏面側のブレードにより、断面視で3点で支持される。そして、ブレードに加重をかけることにより、下側の2個のブロックのそれぞれの一辺を支点として、中央部から折れ曲がるようにして半導体ウエハが割断される。 According to this manufacturing method, the semiconductor wafer is supported at three points in cross-sectional view by the two blocks spaced apart on the lower side and the blade on the back side of the sapphire substrate. Then, by applying a weight to the blade, the semiconductor wafer is cleaved so as to be bent from the central portion with one side of each of the two lower blocks as a fulcrum.
本発明に係る発光素子の製造方法は、前記半導体ウエハの両面に、柔軟性のあるシートを貼り合せてから、前記ブレードを用いた分割を行うことが好ましい。 In the method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention, it is preferable that a flexible sheet is bonded to both sides of the semiconductor wafer, and then the division using the blade is performed.
かかる製造方法によれば、半導体ウエハの両面に貼り合せた柔軟性のあるシートによって、ブレードを用いたブレイキングの際に、分割されるチップの浮きやチップ飛び、シート自体の破れを防止する。 According to this manufacturing method, the flexible sheet bonded to both sides of the semiconductor wafer prevents the chips to be divided, the chips flying, and the sheet itself from being broken when breaking using a blade.
本発明に係る発光素子の製造方法は、前記サファイア基板の厚さは160μm以上とすることが好ましい。 In the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, the thickness of the sapphire substrate is preferably 160 μm or more.
かかる製造方法によれば、基板の厚さが厚い発光素子が製造される。 According to this manufacturing method, a light emitting device having a thick substrate is manufactured.
本発明に係る発光素子の製造方法によれば、割断による発光素子部への損傷を低減しつつ、基板の厚い発光素子を、ウエハあたりの取り個数を増加、あるいは、発光素子あたりの活性層領域の面積を増加させることができる。 According to the method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention, while reducing damage to the light-emitting element part due to cleaving, the number of light-emitting elements with a thick substrate is increased per wafer, or the active layer region per light-emitting element The area can be increased.
また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、サファイア基板に凸部を形成するため、製造された発光素子の外部への光取り出し効率が向上する。また、半導体ウエハの試し割りをすることなく、割断起点をシフトする方向を決定できるため、無駄なく発光素子を分割することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a light emitting element according to the present invention, the convex portion is formed on the sapphire substrate, so that the light extraction efficiency to the outside of the manufactured light emitting element is improved. In addition, since the direction of shifting the cutting start point can be determined without trial splitting of the semiconductor wafer, the light emitting elements can be divided without waste.
また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、割断による発光素子部へのダメージを低減するため、発光出力の良好な発光素子を製造することができる。
また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、縦分割領域の割断による個々の発光素子部におけるダメージが低減されるため、発光出力の良好な発光素子を製造することができる。また、半導体ウエハあたりの発光素子の取り個数、あるいは、個々の発光素子の活性層領域の面積が増大するため、発光素子の製造コストが低減でき、あるいは、発光出力の高い発光素子を製造することができる。
In addition, according to the method for manufacturing a light emitting element according to the present invention, it is possible to manufacture a light emitting element having a good light emission output because damage to the light emitting element due to cleaving is reduced.
In addition, according to the method for manufacturing a light emitting element according to the present invention, since damage in each light emitting element due to the splitting of the vertically divided regions is reduced, a light emitting element having a good light emission output can be manufactured. In addition, since the number of light emitting elements per semiconductor wafer or the area of the active layer region of each light emitting element increases, the manufacturing cost of the light emitting element can be reduced, or a light emitting element with high light output can be manufactured. Can do.
また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、レーザ光の窒化物半導体層への照射量を少なくし、半導体層に対する損傷を低減するため、発光出力の良好な発光素子を製造することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention, a light-emitting element having a good light-emission output can be manufactured in order to reduce the amount of laser light applied to the nitride semiconductor layer and reduce damage to the semiconductor layer. Can do.
また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、半導体層に対する損傷を大きくすることなく、厚さ方向に幅広の内部割断溝を形成することができるため、基板が厚く発光出力が良好な発光素子を製造することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a light emitting element according to the present invention, a wide internal cleaving groove can be formed in the thickness direction without increasing the damage to the semiconductor layer, so that the substrate is thick and the light emission output is good. A light emitting element can be manufactured.
また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、割断による割れが半導体層に及ぼすことなく半導体ウエハを割断するため、発光出力の良好な発光素子を製造することができる。 Further, according to the method for manufacturing a light emitting element according to the present invention, since the semiconductor wafer is cleaved without cracking due to cleaving on the semiconductor layer, a light emitting element having a good light emission output can be produced.
また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、てこの原理で割断起点に強く力を作用させて半導体ウエハを割断するため、基板の厚さが厚い場合でも良好に割断することができる。
また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、3点支持された形で半導体ウエハを割断するため、精度よく半導体ウエハを割断することができる。
In addition, according to the method for manufacturing a light emitting element according to the present invention, the semiconductor wafer is cleaved by applying a strong force to the cleaving starting point according to the lever principle, so that even when the substrate is thick, it can be cleaved well. .
In addition, according to the method for manufacturing a light emitting element according to the present invention, the semiconductor wafer is cleaved in a form supported at three points, so that the semiconductor wafer can be cleaved with high accuracy.
また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、ブレードを用いたブレイキングの際に、分割されるチップの浮きやチップ飛びおよびシート自体の破れが防止されるため、良好な歩留まりで発光素子を製造することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, when breaking using a blade, the divided chips are prevented from floating, the chips flying and the sheet itself being torn, so the light emitting devices can be manufactured with good yield. Can be manufactured.
また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、基板の厚さが厚い発光素子が製造されるため、機械的な強度が高く、また外部への光取り出し効率の高い発光素子を製造することができる。 Further, according to the method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention, a light-emitting element having a thick substrate is manufactured. Therefore, a light-emitting element having high mechanical strength and high light extraction efficiency is manufactured. be able to.
以下、本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面が示す部材のサイズや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。
なお、各図面は原則として、紙面上、オリエンテーションフラット(以下、適宜、オリフラという)(A面)を下または手前とする(ただし図3(a)は、濃色部分がA面である)。また、本実施形態において方向を説明する場合は、紙面に対してオリフラを下または手前にしたときに、紙面に対して左側を「左」、紙面に対して右側を「右」とする。
Hereinafter, a method for manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same names and symbols indicate the same or the same members in principle, and detailed description will be omitted as appropriate.
In principle, each drawing has an orientation flat (hereinafter referred to as an orientation flat) (hereinafter referred to as orientation flat) (A surface) below or in front of the drawing (however, in FIG. 3A, the dark portion is the A surface). Further, in the case of explaining the direction in the present embodiment, when the orientation flat is down or in front of the paper surface, the left side with respect to the paper surface is “left” and the right side with respect to the paper surface is “right”.
<半導体発光素子の製造方法>
図1(a)、(b)に示すように、発光素子3の製造方法は、C面を主面(表面)とするサファイア基板1上に窒化ガリウム(GaN)系半導体(窒化物半導体)を積層して複数個の矩形状の発光素子部2を縦横方向に整列配置した半導体ウエハ100を、割断起点42、51(図4参照)をサファイア基板1の−C面(裏面)側に設けて、分割して発光素子(半導体チップ)3を製造する方法である。
<Method for Manufacturing Semiconductor Light Emitting Element>
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the method for manufacturing the light-emitting
図2に示すように、本発明の実施形態における発光素子3の製造方法は、半導体ウエハ100を製造するウエハ製造工程S1と、半導体ウエハ100を個々の発光素子3のチップに分割するウエハ分割工程S2と、を含むものである。ここで、縦横方向とは、サファイア基板1の主面内(平面視)でみて、サファイア基板1のA面とC面との交線に対して、垂直な方向を縦方向、平行な方向を横方向とする。また、図1に示すように、A面をオリエンテーションフラット1cとするサファイア基板1を例にとるとわかりやすいので、実施の形態ではオリエンテーションフラット1cも交えて説明する。
As shown in FIG. 2, the method for manufacturing the
各工程について説明する前に、半導体ウエハ100の構成について説明する。
Before describing each process, the configuration of the
[半導体ウエハ]
図1(a)に示すように、半導体ウエハ100は、サファイア基板1上に、縦横方向に整列配置された平面視で長方形の複数個の発光素子部2と、サファイア基板1のオリフラ1cであるA面と主面であるC面との交線に平行な方向に沿って分割する横分割領域5と、A面とC面との交線に垂直な方向に沿って分割する縦分割領域4と、を備える(縦分割領域4、横分割領域5は、以下、適宜、分割領域4、5という)。
[Semiconductor wafer]
As shown in FIG. 1A, a
(サファイア基板)
図3(a)、(b)に示すように、サファイア基板1は、所定のサファイア結晶構造を持つサファイア結晶10の集合体でできており、C面を主面とする。このサファイア基板1は、サファイアの結晶性により割れやすい方向(裂開方向)がある。図3(b)の矢印は、サファイア基板1の割れやすい方向を示しており、例えば、図3(b)の太線に沿って割れが生じやすい。
(Sapphire substrate)
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
そして、A面(11−20)に垂直な方向がこの割れやすい方向であり、この方向、すなわち、結晶方位<11−20>に沿って縦分割領域4を形成する。一方、A面(11−20)に平行(M面(1−100)に垂直)な方向が割れにくい方向であり、この方向、すなわち、結晶方位<1−100>に沿って横分割領域5を形成する。なお、結晶方位<1−100>方向に対して、結晶方位<11−20>方向の方が、すなわち、縦分割領域4に沿った方向の方が、半導体ウエハ100を分割した際にチッピングが発生しやすい。
The direction perpendicular to the A plane (11-20) is the direction in which the crack is easily caused, and the
また、結晶方位<1−100>方向と平行に直線的に切り欠かれたオリエンテーションフラット(オリフラ)1cが設けられている。通常、A面をオリフラ面として結晶方位<1−100>方向と平行に設けることから、このオリフラ1cを指標にして縦分割領域4と横分割領域5とを決定する。
In addition, an orientation flat (orientation flat) 1c that is linearly cut parallel to the crystal orientation <1-100> direction is provided. Usually, since the A plane is the orientation flat surface and parallel to the crystal orientation <1-100> direction, the
ここで、サファイア基板1上には、図5(a)および図6(a)に示すように、複数の凸部11が形成されていることが好ましい。
半導体ウエハ100において、C面を主面とし、A面をオリフラ1cとしたサファイア基板1を用いると、マスクパターンの形状、エッチング条件(エッチャントの種類、エッチング時間等)によって、主面1a上に所定形状の凸部11を形成することができる。
Here, as shown in FIG. 5A and FIG. 6A, it is preferable that a plurality of
In the
平坦なサファイア基板1を有する半導体発光素子の場合、半導体層中を横方向に伝搬している光は伝搬している間に半導体層や電極に一部が吸収され、半導体層から出るまでに減衰する。しかし、凸部11を設けると、凸部11による光の散乱・回折効果により、サファイア基板1の上方または下方への光束が多くなり、発光素子の発光面を正面から観察したときの輝度(=正面輝度)を高めることができる。また、凸部11による光の散乱・回折効果により、半導体層中を横方向に伝播する光を減らし、伝播中の吸収ロスを低減して発光の総量を高めることができる。しかも、サファイア基板1の主面1a上に凸部11を形成しても、半導体層には凸部11による結晶欠陥が殆ど成長しないので、前記の高い外部量子効率を安定に確保できる。
In the case of a semiconductor light emitting device having a
そして凸部11は、すべての凸部11において、上部が平面視で同一形状、かつ頂部11aの鋭角の一つが同一方向を向いた多角形の形状をしている。多角形としては、例えば三角形、五角形、好ましくは正三角形を挙げることができる。なお、凸部11を多角形にするとは、凸部11の上面である頂部11aの平面視の形状が多角形にすることをいい、凸部11の底面形状は円形や多角形であってもよい。また、凸部11の断面形状については、台形であることが好ましい。このような断面形状とすることにより、光の散乱および回折効率を高めることができる。なお、凸部11の平面形状および断面形状は、幾何学的に完全な多角形または台形である必要はなく、加工上の理由等から角が丸みを帯びていてもよい。
And the
そして、この多角形の頂部11aの一つの鋭角の向きが、A面とC面との交線に平行な方向と一致する傾向があり、さらに、頂部11aのその鋭角が左右のどちらかを向く傾向がある。そして、後記するように、この多角形の鋭角の向きに対応して、中央線41の左右の何れかに割断起点42の線位置を決定することができる。なお、製造上は凸部11の大きさ、および、相互の間隔は10μm以下とするのがよい。さらに5μm以下とすることで、散乱面が増えるため好ましい。
The direction of one acute angle of the polygonal
サファイア基板1上に凸部11を形成する方法は、特に限定されず、当該分野で公知の方法によって形成することができる。例えば、適当な形状のマスクパターンを用いて、後記するようなドライエッチングまたはウェットエッチング等のエッチングを行なう方法が挙げられる。中でも、ウェットエッチングが好ましい。この場合のエッチャントは、例えば、硫酸とリン酸との混酸、KOH、NaOH、リン酸、ピロ硫酸カリウム等が挙げられる。
The method for forming the
凸部11の形状は、例えば、用いるマスクパターンの形状、エッチング方法および条件を適宜調整して制御することができる。この際のマスクパターンの材料および形状は、例えば、絶縁膜(レジスト、SiO2等)によって形成することができ、円形、楕円形、三角形または四角形等の多角形状の繰り返しパターン等が挙げられる。このようなマスクパターンの形成は、フォトリソグラフィおよびエッチング工程等の公知の方法により実現することができる。
The shape of the
マスクパターンの形成のためのエッチング方法は、例えば、ドライエッチングまたはウェットエッチング等、当該分野で公知の方法を利用することができる。例えば、ドライエッチングとしては、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング、イオンミリング、集束イオンビームエッチング、ECR(電子サイクロトロン共鳴)エッチング等が挙げられる。ウェットエッチングのエッチャントは、前記したものと同様のものを例示することができる。 As an etching method for forming the mask pattern, for example, a method known in the art such as dry etching or wet etching can be used. For example, examples of dry etching include reactive ion etching, reactive ion beam etching, ion milling, focused ion beam etching, and ECR (electron cyclotron resonance) etching. Examples of the wet etching etchant are the same as those described above.
(発光素子部)
図1(a)に示すように、発光素子部2は、サファイア基板1上にGaN系半導体を積層してサファイア基板1の縦横方向に複数個を整列配置したものである。発光素子部2の形状は、上面視で矩形状からなるものであり、ここでは長方形であって、この長方形の短辺が縦分割領域4と平行に形成されている。このような構成とすれば、縦分割領域4側に発光素子部2の長方形の短辺があるため、縦分割領域4の割断による発光素子部2の発光層、すなわち活性層24(図10A(a)参照)を有する領域である活性層領域26(図4参照)の損傷が低減され、割断による発光出力への影響(割断影響)が低減する。また、横分割領域5の幅を狭めるため、その分、発光素子部2を大きくする場合には、長方形の長辺が縦分割領域4と平行に形成された場合と比べ、活性層領域26(図4参照)の面積を大きくすることができる。また、発光素子部2を縦方向に詰めて配置する場合には、発光素子3の取り個数の増大を図ることができる。ただし、半導体ウエハ100のサイズや、発光素子部2のサイズおよび数等によっては、長方形の短辺が縦分割領域4と平行に形成されていてもよく、また、後記するように、発光素子部2の形状は、平面視で正方形であってもよい。
(Light emitting element)
As shown in FIG. 1A, the light emitting
また、図4に示すように、発光素子部2のn側電極21は、縦分割領域4側の少なくとも一方側に配置されている。縦分割領域4は、ウエハを分割する際にチッピングが発生しやすいことから、縦分割領域4に接する発光素子部2の両側の活性層領域26を損傷させやすい。しかし、n側電極21が存在する領域は活性層24(図10A(a)参照)が存在しないため、縦分割領域4側にn側電極21を配置することで縦分割領域4側における活性層領域26の範囲が減少し、活性層24(図10A(a)参照)の損傷が低減される。
Further, as shown in FIG. 4, the n-
ここで、n側電極21は、両側の縦分割領域4のうち、少なくとも縦分割領域4の幅方向の中央線41から幅方向の一方側に所定の距離をシフトした割断起点42の線位置に近くなる側に配置されていることが好ましい。本実施形態では、縦分割領域4における割断起点42をサファイア基板1の裏面側に設定し、割断位置43をサファイア基板1の主面側に設定する。従って、サファイア基板1の主面(表面)側の割断位置43は、平面視において、割断起点42よりも中央線41の方向にシフトすることになる。
Here, the n-
また、本実施形態では、サファイア基板1の裏面側から、割断起点42の線位置に沿って、多光子吸収されるレーザ光を照射して、サファイア基板1の厚さ方向において、少なくとも裏面側の内部に、主面であるC面に対して略垂直に割断溝(内部割断溝7、図7(b)参照)を形成する。このため、サファイア基板1の内部に割断溝を形成しない部分のみ斜めに割断されることになる。なお、レーザ照射、割断溝の詳細については、後記する。
In the present embodiment, laser light that is absorbed by multiple photons is irradiated from the back surface side of the
縦分割領域4では、割断起点42をシフトした側の発光素子部2の活性層24(図10A(a)参照)の方が、平面視で割断起点42の線位置からの距離が近くなるため、割断起点42の線位置に沿ってサファイア基板1の裏面側から照射される前記したレーザ光により、変質などの損傷(割断影響)をより受けやすくなる。発光素子部2のn側電極21が存在する縦辺は、n側電極21が存在する分だけ活性層領域26が少ないため、両側の縦分割領域4のうち、縦分割領域4の幅方向の中央線41から幅方向の一方側に所定の距離をシフトした割断起点42の線位置に近くなる側にn側電極21を配置することで、活性層領域26への損傷がより低減され、割断影響の範囲を低減することができる。なお、n側電極21は、前記した線位置に近くなる側にのみ配置されていてもよく、縦分割領域4の両側に配置されていてもよい。
In the
(分割領域)
図1(a)に示すように、分割領域4、5は、半導体ウエハ100から発光素子部2を分割するための領域であり、平面視で、サファイア基板1のオリフラ1cであるA面と、主面であるC面との交線と平行な方向に沿って分割する横分割領域5と、このA面とC面との交線に垂直な方向に沿って分割する縦分割領域4と、からなる。この分割領域4、5においては、横分割領域5の幅βが、縦分割領域4の幅αよりも狭く設定されている。このように、チッピングが発生しにくく、主面に対して略垂直に割断できる横分割領域5の幅βを狭くすることで、発光素子3の取り個数、あるいは、活性層領域26(図4参照)の面積の増大を図ることができる。また、縦分割領域4の幅αを狭くすることがないため、発光素子部2の損傷を低減することができる。分割領域4、5の幅α,βは、半導体ウエハ100や発光素子部2のサイズやサファイア基板1の厚さ等により異なるが、例えば、縦分割領域4で15〜70μm、横分割領域5で10〜60μmである。
(Division area)
As shown in FIG. 1A, the divided
ここで、図7を参照して、本実施形態における縦分割領域4における割断の様子について説明する。
前記したように、縦分割領域4においては図7(a)に示すように、サファイア基板1は、サファイア基板1の裏面(−C面)1bの割断起点42から主面(表面、C面)1aの割断位置43にかけて斜めに割断される。そのため、サファイア基板1の厚さが厚くなると、縦分割領域4の幅α(図1(a)参照)を広く確保することが必要となる。
Here, with reference to FIG. 7, the state of cleaving in the
As described above, in the
そこで、本実施形態においては、図7(b)に示すように、縦分割領域4の延伸方向からみた断面視において、サファイア基板1の主面1aに対して略垂直な方向に延伸する内部割断溝7を、サファイア基板1の内部に形成し、内部割断溝7が形成されない上下の厚さ部分についてのみ斜めに割断することとした。これによって、サファイア基板1の厚さ方向において、内部割断溝7が形成された部分は、主面1aに対して略垂直に割断されるため、割断起点42と割断位置43とのずれが低減され、その分だけ縦分割領域4の幅を狭くすることができる。また、内部割断溝7の形成により、実質的に衝撃または加重を加えるブレイキングで割断すべきサファイア基板1の厚さが減少するため、容易に、かつ安定した精度で割断することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7B, the internal cleaving that extends in a direction substantially perpendicular to the
内部割断溝7は、サファイア基板1の内部にレーザ光の照射を行って、割断起点42の線位置に沿って、溶解領域または変質領域として加工するステルスレーザ加工によって形成する。このような加工を行うためのレーザ光は、サファイア基板1に対して透明であるが、集光レンズを用いてレーザ光を集光させ高エネルギー密度状態とした集光点において、多光子吸収により、サファイア基板1の内部を溶解または変質させる。このようなレーザ光としては、パルスレーザを発生するレーザ、多光子吸収を起こさせることができる連続波レーザ等、種々のものを用いることができる。中でも、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。また、その波長は特に限定されるものではなく、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。
The
ここで、レーザ光の照射は、半導体層20(図10A(a)参照)での吸収を考慮して、半導体ウエハ100の裏面1b側から行ない、かつ、半導体層20(図10A(a)参照)、すなわち、サファイア基板1の主面1aから所定の距離γ1以上離れた位置に行う。このようにして、半導体層20、特に活性層24(図10A(a)参照)へのレーザ光の照射を回避することによって、半導体層20の変質による発光効率の低下を最小限にとどめることができる。前記した距離γ1は、半導体層20への影響を回避するとともに、サファイア基板1が斜めに割断されることにより縦分割領域4の幅が広くなり過ぎないように、70μm程度とすることが好ましい。
Here, the laser light irradiation is performed from the
また、内部割断溝7は、サファイア基板1の裏面1bにできる限り近いところまで形成することが好ましく、裏面1bまでの距離γ2は、例えば、10〜60μm程度とすることができる。
The
次に、図8および表1を参照して、分割領域4、5の幅および発光素子部2の配置等と、活性層領域26の面積および割断影響範囲について説明する。
ここでは、表計算ソフトにおいて、多数の碁盤目状の正方形からなるセル上に、図8(a)〜(d)の形態の発光素子部2を作図し、セルを距離または面積の単位として、セル数を計測することで、分割領域4、5の幅および発光素子部2の配置等と、活性層領域26の面積および割断影響範囲について考察した。
Next, with reference to FIG. 8 and Table 1, the width of the divided
Here, in the spreadsheet software, the light emitting
図8(a)は、縦分割領域4の幅と横分割領域5の幅が同じで、かつ発光素子部2を縦長(長辺が縦分割領域4と平行)にしたものである。図8(b)は、横分割領域5の幅を狭め、かつ発光素子部2を縦長(長辺が縦分割領域4と平行)にしたものである。図8(c)は、横分割領域5の幅を狭め、かつ発光素子部2を横長(長辺が横分割領域5と平行)にし、さらにn側電極21を、両側の縦分割領域4のうち、n側電極21が割断起点42の線位置に近くなる側と反対の側にのみ配置したものである。図8(d)は、横分割領域5の幅を狭め、かつ発光素子部2を横長(長辺が横分割領域5と平行)にし、さらにn側電極21を、両側の縦分割領域4のうち、n側電極21が割断起点42の線位置に近くなる側にのみ配置したものである。なお、図8(a)〜(d)において、割断起点42は半導体ウエハ100の裏面に、割断位置43は表面(C面)にあるものとする。また、割断影響範囲は、前記した内部割断溝7(図7(b)参照)を形成する際のレーザ光照射の影響が大きく、発光素子部2の縦辺が割断起点42の線位置に近くなる側のほうが割断の影響をより受けやすいことから、この側について考察した。
In FIG. 8A, the width of the
表1に示すように、図8(a)に比べ、図8(b)〜(d)のように横分割領域5の幅を狭くした方が、半導体ウエハの単位面積当たりに形成できる活性層領域26の面積を大きくすることができる。また、図8(a)〜(d)のように縦分割領域4の幅が同一であれば、割断起点42から活性層領域26までの平面視における距離は同じである。そして、図8(a)に比べ、図8(b)は、活性層領域26の面積が増えたため、割断影響範囲はやや大きくなっているが、図8(c)のように、縦分割領域4側を短辺とすれば割断影響範囲を小さくできる。また、図8(d)のように、n側電極21を割断起点42の線位置に近くなる側にのみ配置すれば、n側電極21が存在する分、割断起点42の線位置に近い活性層領域26が減少するため、割断影響範囲をさらに小さくすることができる。
As shown in Table 1, the active layer that can be formed per unit area of the semiconductor wafer when the width of the
次に、図2に示した発光素子3の製造方法の各工程について説明する。
Next, each process of the manufacturing method of the
<ウエハ製造工程>
ウエハ製造工程S1は、半導体ウエハ100を製造する工程である。
図1に示した半導体ウエハ100の製造は、従来公知の方法に従い、例えば、オリフラ1cが設けられたサファイア基板1の片面(C面)に、フォトリソグラフィ、真空蒸着等を用いてGaN系半導体を積層して複数個の矩形状の発光素子部2を縦横方向に整列配置することにより行なう。
<Wafer manufacturing process>
The wafer manufacturing process S1 is a process for manufacturing the
The
発光素子部2は、例えば、図10A(a)に示すように、サファイア基板1の主面1a上に、n型半導体層23、活性層24およびp型半導体層25を順次積層した半導体層20を形成し、半導体層20の上面の一部の領域について、p型半導体層25、活性層24およびn型半導体層23の一部をエッチングにより除去してn型半導体層23を露出させ、この露出面にパッド電極であるn側電極21(図4参照)を形成する。また、p型半導体層25および活性層24が除去されなかった領域である活性層領域26(図4参照)には、p型半導体層25の上面の略全面を覆う全面電極(不図示)および全面電極の上面の一部にパッド電極であるp側電極22(図4参照)を形成する。
For example, as illustrated in FIG. 10A, the light emitting
そして、同時に形成した発光素子部2の間には、発光素子部2を分割するための分割領域4、5が確保されるが、横分割領域の幅βが縦分割領域4の幅αよりも狭くなるように、分割領域4、5の幅を適宜調整する。
The divided
<ウエハ分割工程>
図2に示したウエハ分割工程S2は、ウエハ製造工程S1で製造した半導体ウエハ100を分割する工程である。ここで、図9を参照して、本実施形態におけるウエハ分割工程S2の詳細な手順について説明する。
<Wafer division process>
The wafer dividing process S2 shown in FIG. 2 is a process of dividing the
図9に示すように、ウエハ分割工程S2(図2参照)は、主面割断溝形成工程S10と、基板裏面研磨工程S11と、第1シート貼り合せ工程S12と、内部割断溝形成工程S13と、第2シート貼り合せ工程S14と、ブレイキング工程S15と、シート剥離工程S16と、を含んで構成される。
続いて、図10Aから図10Fを参照(適宜図9参照)して、ウエハ分割工程S2(図2参照)について詳細に説明する。
As shown in FIG. 9, the wafer dividing step S2 (see FIG. 2) includes a main surface split groove forming step S10, a substrate back surface polishing step S11, a first sheet bonding step S12, and an internal cut groove forming step S13. The second sheet bonding step S14, the breaking step S15, and the sheet peeling step S16 are included.
Subsequently, the wafer dividing step S2 (see FIG. 2) will be described in detail with reference to FIGS. 10A to 10F (see FIG. 9 as appropriate).
主面割断溝形成工程S10は、図10A(a)および図10A(b)に示すように、半導体ウエハ100の半導体層20を積層した面であるサファイア基板1の主面1a側の、分割領域4、5(図1(a)参照)内に、主面割断溝6を形成する工程である。本実施形態では、主面割断溝6は、図10A(a)に示しように、n型半導体層23を露出させる工程と、図10A(b)に示したように、サファイア基板1を露出させる工程との、2段階の工程から成る。
As shown in FIG. 10A (a) and FIG. 10A (b), the main surface breaking groove forming step S10 is a divided region on the
なお、図10A(a)および図10A(b)では、縦分割領域4の形成の様子について示すが、横分割領域5(図1(a)参照)についても、横分割領域5の幅が、縦分割領域4の幅より狭いこと以外は同様である。また、図10A(c)〜図10Fにおいても、特に断らない限りは同様である。さらにまた、図10A〜図10Fにおいては、n側電極21、p側電極22(図4参照)などや、半導体層20の詳細な構成の図示は適宜省略している。
10A (a) and 10A (b) show how the
図10A(a)に示した第1段階の工程では、縦分割領域4に沿って、n型半導体層23を露出させる。この第1段階の工程で形成される主面割断溝6の底面6aは、n型半導体層23の露出面である。これによって、半導体ウエハ100を割断する際に、割れ目が活性層24に及ぶことを防止でき、安定した品質で発光素子3(図1(b)参照)をチップ化することができる。
In the first step shown in FIG. 10A (a), the n-
主面割断溝形成工程S10の第1段階の工程は、前記したウエハ製造工程S1(図2参照)において、n側電極21(図1(a)参照)を形成するためのn型半導体層23を露出させるエッチング工程で、縦分割領域4も露出させることで、同時に行うことができる。なお、横分割領域5(図1(a)参照)についても同様である。
The first step of the main surface breaking groove forming step S10 is an n-
図10A(b)に示した第2段階の工程では、縦分割領域4に沿って、縦分割領域4の範囲内で、サファイア基板1を露出させる。この第2段階の工程で形成される主面割断溝6の2段目の底面6bは、サファイア基板1の露出面である。このとき、平面視で、少なくとも割断位置43の線位置を含む領域のサファイア基板1を露出させることが好ましく、割断起点42の線位置と割断位置43の線位置とを含む領域のサファイア基板1を露出させることがさらに好ましい。
これによって、半導体ウエハ100を割断する際に、割れ目が半導体層20に及ぶことを防止でき、n型半導体層23まで露出させた場合よりも、さらに安定した品質で発光素子3(図1(b)参照)をチップ化することができる。
In the second stage process shown in FIG. 10A (b), the
Accordingly, when the
主面割断溝形成工程S10の第2段階の工程では、前記した第1段階の工程に続いて、フォトリソグラフィで2段目の主面割断溝6の形成領域以外をマスクし、エッチングして主面割断溝6を形成することができる。
なお、主面割断溝6の形成は、2段階に行うことに限定されず、n側電極21(図4参照)を形成するためのエッチング工程とは別の工程として、分割領域4,5以外をマスクして、エッチング法によりサファイア基板1を露出させるようにしてもよい。
In the second step of the main surface split groove forming step S10, following the first step, the areas other than the formation region of the second main face split
The formation of the main
なお、主面割断溝6は、エッチング法による形成に限定されず、ダイサーやスクライバを用いて形成してもよい。
また、主面割断溝6は、前記した第1段階の工程であるn型半導体層23を露出する工程のみ行って形成するようにしてもよい。
In addition, the main
Further, the main
基板裏面研磨工程S11は、図10A(c)に示すように、所定の厚さになるまでサファイア基板1の裏面1bを研磨する工程である。サファイア基板1の厚さは、光取り出し効率と、ウエハ分割工程S2(図2参照)において加工に要する時間とから適宜に決めることができ、例えば、160〜240μm程度とすることができる。
なお、ウエハ製造工程S1(図2参照)で用いたサファイア基板1の厚さが所定の厚さである場合は、基板裏面研磨工程S11を省略してもよい。
The substrate back surface polishing step S11 is a step of polishing the
In addition, when the thickness of the
第1シート貼り合せ工程S12は、図10B(a)に示すように、半導体ウエハ100の半導体層20を積層した側の面に、第1シート36を貼り合せる工程である。第1シート36は、ブレイキング工程S15において、半導体層20をブレイキングの衝撃から保護するとともに、ブレイキング工程S15の途中において、割断された半導体ウエハ100がバラバラにならないように半導体ウエハ100を保持するための粘着性を有するシートである。
The first sheet bonding step S12 is a step of bonding the
第1シート36としては、例えば、厚さ100μm程度のポリオレフィンの基材に、UV(紫外線)硬化型の粘着剤層を設けたUVシートを用いることができ、例えば、日東電工社製のUVシートUE111−AJを挙げることができる。
As the
このような、UVシートは、粘着剤層によってシートの基材と半導体ウエハ100とを貼り合せて、半導体ウエハ100を保持および保護する。そして、ブレイキング工程S15が完了後に、UVシートに紫外線を照射することにより、粘着剤層が硬化して粘着性を喪失するため、容易にシートを剥離して割断されたチップを取り出すことができる。
なお、第1シート36は、紫外線硬化型のUVシートのほか、熱硬化型のシートなどを用いることもできる。
Such a UV sheet holds and protects the
The
また、第1シート36は、柔軟性を有することが好ましい。後記する第2シート37(図10D(a)参照)とともに、柔軟性のあるシートで半導体ウエハ100の両面を挟み込むことにより、ブレイキング工程S15において、ブレード35によって強い加重衝撃を加えても、分割されるチップのチップ浮きやチップ飛び、シートの破れを防止することができる。
Moreover, it is preferable that the 1st sheet |
内部割断溝形成工程S13は、図10B(b)〜図10B(d)に示すように、縦分割領域4の割断起点42および横分割領域5の割断起点51(図4参照)に沿ったレーザ光30の照射により、サファイア基板1の内部に前記した内部割断溝7を形成する工程である。
As shown in FIG. 10B (b) to FIG. 10B (d), the internal cleaving groove forming step S13 includes lasers along the cleaving
図10B(b)に示すように、レーザ光30を集光レンズ31によって集光し、サファイア基板1の内部に集光点30aが位置するように、サファイア基板1の裏面1b側から照射する。ここで、レーザ光30の照射の影響を受けて半導体層20が変質しないように、レーザ光30の集光点30aを、サファイア基板1の厚さ方向において、半導体層20から所定の距離γ1以上離した位置に設定する。そして、図1(a)に示した縦分割領域4の割断起点42の線位置および横分割領域5の割断起点51の線位置に沿って、分割領域4、5ごとに、順次レーザ光30を走査する。
As shown in FIG. 10B (b), the
なお、レーザ光30の走査は、半導体ウエハ100を、例えば、XYステージに載置して、X方向(サファイア基板1の主面内の横方向)あるいはY方向(同縦方向)に半導体ウエハ100を移動させて行うことができる。また、半導体ウエハ100を固定してレーザ光30を移動させるようにしてもよい。
For scanning with the
ここで、1回のレーザ光30の照射により、サファイア基板1の内部に形成される内部割断溝71の厚さ方向の高さは、レーザ光30の出力にもよるが、20〜40μm程度とすることが好ましい。これにより、サファイア基板1を必要以上に溶解または変質させることがなく、半導体層20への影響を低減することができる。
Here, the irradiation of one
そして、図10B(c)に示すように、集光レンズ31の位置を調整して、レーザ光30の集光点30aの位置を、例えば、20μmだけサファイア基板1の厚さ方向において、裏面1b側にシフトするように設定する。そして、2回目のレーザ光照射により、1回目のレーザ光照射による内部割断溝71の裏面1b側の端部に積層するように、内部割断溝72が形成される。
Then, as shown in FIG. 10B (c), the position of the condensing
このレーザ光走査を複数段繰り返すことにより、図10B(d)に示すように、サファイア基板1の所定の厚さの範囲に、内部割断溝7を形成することができる。
例えば、サファイア基板1の厚さを240μm、1回のレーザ光照射により形成される内部割断溝71、72などの高さを20μm、距離γ1を70μm、距離γ2を10μmとすると、形成すべき内部割断溝7の高さは160μmである。従って、8段階のレーザ光照射を行うことで、この内部割断溝7を形成することができる。
このように、厚さ方向に集光点30aの位置をシフトさせながら、レーザ光照射を多段階に行うことにより、厚いサファイア基板1であっても適切な高さの内部割断溝7を形成することができる。
By repeating this laser beam scanning a plurality of stages, the
For example, if the thickness of the
In this way, by performing laser light irradiation in multiple stages while shifting the position of the
なお、集光点30aの位置は、集光レンズ31の位置を固定し、例えば、半導体ウエハ100をXYZステージに載置して、半導体ウエハ100をZ方向(サファイア基板1の厚さ方向)にシフトさせるようにしてもよい。
In addition, the position of the
ここで、図10Cを参照して、縦分割領域4の割断起点42の線位置に沿って形成される内部割断溝7について詳細に説明する。なお、図10Cは、縦分割領域4の割断起点42の線位置に沿って形成される内部割断溝7の延伸方向に垂直な面、すなわちA面に平行な面による断面図である。
Here, with reference to FIG. 10C, the
図10C(a)に示すように(図10B(d)も参照)、内部割断溝7は、各縦分割領域4内のサファイア基板1の内部に扁平な帯状に形成される。このとき、半導体ウエハ100は、図10C(b)に示すように、分割予定線8に沿って割断される。すなわち、サファイア基板1の厚さ方向において、内部割断溝7が形成された部分は主面1aに略垂直に、それ以外は斜めに割断される。
As shown in FIG. 10C (a) (see also FIG. 10B (d)), the
そこで、内部割断溝7の半導体層20側の端部(図10C(b)において下端部)から、サファイア基板1の主面1aにおける斜め割れを考慮して、割断起点42は、縦分割領域4の幅方向の中央線41に対して、右側にシフトした位置に設定されている。なお、斜め割れの方向が反対の場合は、左側にシフトして設定する。
Therefore, considering the oblique cracking in the
図10C(b)に示した例では、平面視で、割断起点42の線位置と割断位置43の線位置とは、中央線41を挟んで対称な位置となるように設定しているが、これに限定されるものではない。但し、割断位置43が、主面割断溝6のサファイア基板1の露出面である底面6b内に位置するように、割断起点42を設定することが好ましい。これによって、割断による半導体層20への割れなどの影響を低減することができる。また、割断起点42の線位置は、縦分割領域4内に位置することが好ましい。これによって、レーザ光照射による半導体層20の変質などの影響を低減することができる。
In the example shown in FIG. 10C (b), the line position of the cleaving
ここで、縦分割領域4におけるサファイア基板1の斜め割れの方向について図5および図6を参照して説明する。
半導体ウエハ100を分割する際、図5(b)および図6(b)に示すように、縦分割領域4の割断起点42から、半導体ウエハ100の厚さ方向について、断面視で斜め方向に割れる。この斜め方向は、C面を主面1aとし、オリフラ1c(図1参照)をA面とするサファイア基板1において、オリフラ1cを正面にした場合、割断起点42を下にしたときに、傾斜面が左上を向く場合を「右斜め」(図6(b)参照)、傾斜面が右上を向く場合を「左斜め」(図5(b)参照)とする。
Here, the direction of oblique cracking of the
When the
この斜め方向は、サファイア基板1の試し割りにより確認することができる。また、前記したサファイア基板1上に形成された、凸部11における頂部11aの多角形の鋭角の向きによって確認することもできる。この凸部11における頂部11aの多角形の鋭角の向きと、割れにおける斜め方向の関係について、図5、6を参照して説明する。
図5(a)、図6(a)に示すように、凸部11は、すべての凸部11において、頂部11aが平面視で同一形状で、かつ頂部11aの多角形(三角形)の鋭角が同一方向を向いている。
This oblique direction can be confirmed by trial splitting of the
As shown in FIGS. 5 (a) and 6 (a), the
そして、例えば、オリフラ面を手前にしたときに、図5(a)に示すように頂部11aの多角形の鋭角の一つが、平面視で左を向いている場合には、図5(b)に示すように左斜めに割れが生じ、図6(a)に示すように頂部11aの多角形の鋭角の一つが、平面視で右を向いている場合には、図6(b)に示すように右斜めに割れが生じる。このような頂部11aの多角形の鋭角の向きと、割れにおける斜め方向との関係について予め確認しておけば、頂部11aの多角形の鋭角の向きによって、割断起点42の線位置を決定することができるため、線位置の決定が容易となる。さらには、図4に示すように、n側電極21について、発光素子部2の両側の縦分割領域4のうち、n側電極21を割断起点42の線位置に近くなる側にのみ配置する場合、頂部11aの多角形の鋭角の向きによって、n側電極21の配置を決定することができる。なお、凸部11における頂部11aの多角形の鋭角の向きと、割れにおける斜め方向の関係については、基板メーカーに予め確認しておくこともできる。
For example, when one of the polygonal acute angles of the
そして、図5(a)、(b)に示すように、多角形の頂部11aの鋭角の一つが縦横方向のうちの横方向において、すなわち、オリフラ面を手前にして左側を向いているときは、左斜めに割れが生じるため、中央線41の右側に割断起点42の線位置をシフトさせ、図6(a)、(b)に示すように、右側を向いているときは、右斜めに割れが生じるため、中央線41の左側に割断起点42の線位置をシフトさせる。このように、多角形の頂部11aの鋭角の向きに対応して、前記中央線41の左右のいずれかに割断起点42の線位置を決定することができる。
And, as shown in FIGS. 5A and 5B, when one of the acute angles of the polygonal
なお、横分割領域5の割断起点51(図1(a)参照)の線位置に沿って割断する際は、サファイア基板1の主面1aに対して、略垂直に割ることができる。このため、横分割領域5の割断起点51(図1(a)参照)の線位置は、横分割領域5(図1(a)参照)の幅方向の略中央に設定され、割断起点51(図1(a)参照)の線位置に沿って内部割断溝7を形成することになる。
また、サファイア基板1の厚さ方向において、内部割断溝7の形成範囲を示す距離γ1および距離γ2については、縦分割領域4に形成される内部割断溝7と同様である。
In addition, when cleaving along the line position of the cleaving start point 51 (see FIG. 1A) of the laterally divided
In the thickness direction of the
なお、サファイア基板1は、横分割領域5(図1(a)参照)については裂開性がなく、工程の作業中に不用意に割れることがないため、縦分割領域4よりも先に、横分割領域5(図1(a)参照)において内部割断溝7を形成することが好ましい。
In addition, since the
第2シート貼り合せ工程S14は、図10D(a)に示すように、半導体ウエハ100の裏面側、すなわちサファイア基板1の裏面1bに、ブレイキング工程S15において、サファイア基板1を衝撃から保護するための第2シート37を貼り合せるための工程である。
The second sheet bonding step S14 is for protecting the
第2シート37としては、第1シート36と同様のUVシートを用いることができる。また、第2シート37は、粘着性はなくてもよく、例えば、厚さ30μm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)などのセパレータを用いることもできる。
As the
ブレイキング工程S15は、図10D(b)に示すように、半導体ウエハ100にブレード35で衝撃を加え、主面割断溝6および内部割断溝7に沿って、個々の発光素子3(図1(b)参照)のチップに分割する工程である。
In the breaking step S15, as shown in FIG. 10D (b), an impact is applied to the
本実施形態では、図10D(b)に示したように、半導体ウエハ100の半導体層20を積層した側を下向きにして、平面視で、半導体ウエハ100の割断起点42の線位置が略中心になるように、上側受けブロック32および下側受けブロック33で半導体上は00を挟み込む。そして、ブレード35を用いて、上側受けブロック32および下側受けブロック33からはみ出した発光素子3の端部を、サファイア基板1の裏面1b側から、第2シート37を介して衝撃を加える。これにより、下側受けブロック33の上面のブレード35側の辺を支点33aとして、てこの原理により、上側受けブロック32および下側受けブロック33で挟まれた内部割断溝7に大きな力が作用し、サファイア基板1が分割予定線8に沿って割断される。この衝撃を加える方式によるブレイキング方法は、特にサファイア基板1のようにへき開性がなく硬度の高い基板を割断するのに適した方法である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10D (b), the line position of the cleaving
なお、上側受けブロック32および下側受けブロック33の半導体ウエハ100を挟み込む面の形状および大きさは同じであることが好ましい。また、この面の幅は、図10D(b)に示した断面視で、割断起点42の線位置の左右両側について、それぞれ発光素子3の幅の半分程度まで挟み込むことが好ましい。また、上側受けブロック32、下側受けブロック33およびブレード35の、図10D(b)における紙面の奥行き方向の長さは、半導体ウエハ100の奥行き方向の長さ(平面視で円形の場合は、その直径を指す)と同じか、それ以上の長さとすることが好ましい。
In addition, it is preferable that the shape and magnitude | size of the surface which pinches | interposes the
上側受けブロック32および下側受けブロック33としては、例えば、セラミック製やSUS(ステンレス鋼)製のブロックを用いることができる。
As the
また、ブレイキング工程S15では、まず、縦方向の複数の縦分割領域4について、左右何れかの端から順次に分割し、その後、複数の横分割領域5について、上下何れかの端から順次に分割する。なお、横分割領域5について、先に分割するようにしてもよい。
In the breaking step S15, first, the plurality of
なお、横方向の分割についても縦方向と同様に、割断する割断起点51の線位置が略中心になるように、割断起点51の線位置を、上側受けブロック32および下側受けブロック33で挟み、割断済みの半導体ウエハ100の端部にブレード35を用いて衝撃を加えて割断する。
As for the horizontal division, the line position of the cleaving
このように、ブレイキング工程S15において、すべての分割領域4,5(図1(a)参照)について割断が終了すると、図10E(a)に示すように、第1シート36(および第2シート37)によって保持された状態で、分割予定線8に沿って割れが生じ、発光素子3が個々のチップに分割される。
Thus, in the breaking step S15, when the cleaving is finished for all the divided
シート剥離工程S16は、分割された発光素子3を保持する第1シート36および第2シート37を剥離し、発光素子3を個々のチップとして取り出す工程である。
第1シート36および第2シート37として、UVシートを用いた場合は、第1シート36および第2シート37に紫外線を照射して、粘着剤層を硬化させる。これにより、粘着剤層の粘着性がなくなり、図10E(b)に示すように、半導体ウエハ100から容易に剥離することができる。そして、分割予定線8に沿って分割された個々の発光素子3のチップを取り出すことができる。
The sheet peeling step S16 is a step of peeling the
When UV sheets are used as the
<ブレイキング工程の変形例>
次に、図10Fを参照して、ブレイキング工程S15の変形例について説明する。
図10Fに示した変形例では、半導体ウエハ100の半導体層20を積層した側を下向きにして、半導体ウエハ100の下側に、2個のブロック34を設置する。2個のブロック34は、割断対象となる割断起点42の線位置を中心として、左右にそれぞれ発光素子3のチップ幅の半分程度離間して配置する。そして、ブレード35Aを用いて、半導体ウエハ100の裏面、すなわち、サファイア基板1の裏面1b側から、割断起点42の線位置に第2シート37を介して加重を加える。これにより、割断対象の内部割断溝7に力が作用し、2個のブロック34の上面の割断起点42の線位置に近い辺を支点34aとして折れ曲がり、サファイア基板1が分割予定線8に沿って割断される。すなわち、3点支持方式によるブレイキング方法である。
<Modification of the breaking process>
Next, a modified example of the breaking step S15 will be described with reference to FIG. 10F.
In the modification shown in FIG. 10F, two
なお、本変形例のブロック34としては、図10D(b)に示した実施形態における上側受けブロック32および下側受けブロック33と同様のブロックを用いることができる。
In addition, as the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
例えば、他の実施形態として、発光素子部が正方形である半導体ウエハについても適用することができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, It can change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, as another embodiment, the present invention can be applied to a semiconductor wafer having a light emitting element portion that is square.
<他の実施形態>
他の実施形態における発光素子の製造方法は、C面を主面とするサファイア基板上にGaN系半導体を積層して複数個の正方形の発光素子部を縦横方向に整列配置した半導体ウエハを、割断起点をサファイア基板の裏面側に設けて、分割して発光素子を製造する方法であって、ウエハ製造工程と、ウエハ分割工程と、を含むものである。
<Other embodiments>
In another embodiment, a method of manufacturing a light-emitting device includes cutting a semiconductor wafer in which a GaN-based semiconductor is stacked on a sapphire substrate having a C-plane as a main surface, and a plurality of square light-emitting device portions are aligned in the vertical and horizontal directions. A starting point is provided on the back side of a sapphire substrate, and a light emitting device is manufactured by dividing the sapphire substrate, and includes a wafer manufacturing process and a wafer dividing process.
図11に示すように、半導体ウエハ100Aは、サファイア基板上に、縦横方向に整列配置された平面視で正方形の複数個の発光素子部2Aと、サファイア基板のA面と平行の方向に沿って分割する横分割領域5と、A面と垂直の方向に沿って分割する縦分割領域4と、を備える。
As shown in FIG. 11, the
また、発光素子部2Aのn側電極21Aは、ここでは、縦分割領域4側にそれぞれ3個ずつ設けられている。ただし、発光素子部2Aのn側電極21Aは、縦分割領域4側の少なくとも一方側に配置されていればよい。一方側にのみn側電極21Aを配置する場合は、両側の縦分割領域4のうち、縦分割領域4の幅方向の中央線41から幅方向の一方側に所定の距離をシフトした割断起点42の線位置に近くなる側にのみ配置されていることが好ましい。
その他、ウエハ製造工程、ウエハ分割工程につては、前記した発光素子の製造方法と同様である。
Here, three n-
In addition, the wafer manufacturing process and the wafer splitting process are the same as the above-described light emitting element manufacturing method.
<その他>
発光素子部2、2Aのn側電極21、21Aの個数は特に限定されるものではなく、1個でもよく、2個以上であってもよい。
さらに、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、前記した工程以外の工程を含めてもよい。例えば、サファイア基板を洗浄する基板洗浄工程や、ごみ等の不要物を除去する不要物除去工程や、発光素子の切断面を研磨等する仕上げ工程等を含めてもよい。
<Others>
The number of the n-
Furthermore, in carrying out the present invention, steps other than the steps described above may be included between or before and after each step within a range that does not adversely affect each step. For example, a substrate cleaning process for cleaning the sapphire substrate, an unnecessary object removing process for removing unnecessary substances such as dust, a finishing process for polishing a cut surface of the light emitting element, and the like may be included.
次に、本発明における実施形態の製造方法により作製した発光素子およびその製造方法について説明する。 Next, a light emitting device manufactured by the manufacturing method of the embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described.
まず、サファイア基板に活性層を含むGaN系半導体層とn側電極およびp側電極を形成した半導体ウエハについて、サファイア基板の裏面を研磨して、基板の厚さが85〜240μmとなるようにする。なお、発光素子部のダイスサイズ(チップサイズ)は、表2に示す3種類について作製する。平面視のサイズは、サイズ1が230μm×230μm、サイズ2が500μm×290μm、サイズ3が750μm×550μmである。
First, for a semiconductor wafer in which a GaN-based semiconductor layer including an active layer and an n-side electrode and a p-side electrode are formed on a sapphire substrate, the back surface of the sapphire substrate is polished so that the thickness of the substrate becomes 85 to 240 μm. . In addition, the dice size (chip size) of the light emitting element part is produced in three types shown in Table 2. The sizes in plan view are 230 μm × 230 μm for
次に、半導体層を積層した側の面にUVシート(日東電工社製UE111−AJ)を貼り合せる。 Next, a UV sheet (UE111-AJ manufactured by Nitto Denko Corporation) is bonded to the surface on which the semiconductor layers are laminated.
次に、半導体ウエハのUVシートを貼り合せた面を下向きにステルスレーザ加工装置に載置し、サファイア基板の裏面側からフェムト秒レーザを照射し、サファイア基板の内部に割断溝を形成する。ダイス(チップ)サイズとサファイア基板の厚さに応じて、表2の左端の欄に記載した段数でレーザ光照射を行う。また、1段目の照射位置は、サファイア基板の半導体層を積層した面から70μm離れた位置とし、1段当りの割断溝の、基板の厚さ方向の高さは20μmである。 Next, the surface of the semiconductor wafer on which the UV sheet is bonded is placed on the stealth laser processing apparatus downward, and a femtosecond laser is irradiated from the back side of the sapphire substrate to form a cleaving groove inside the sapphire substrate. According to the die size (chip) size and the thickness of the sapphire substrate, laser light irradiation is performed with the number of steps described in the leftmost column of Table 2. The irradiation position of the first stage is a position 70 μm away from the surface on which the semiconductor layers of the sapphire substrate are laminated, and the height of the cleaving groove per stage in the thickness direction of the substrate is 20 μm.
ステルスレーザ加工による割断溝の形成後、サファイア基板の裏面側にUVシートを貼り合せ、図10D(b)に示した衝撃方式によるブレイキング方法によりチップに分割する。 After forming the cleaving groove by stealth laser processing, a UV sheet is bonded to the back side of the sapphire substrate, and the chip is divided into chips by the impact method breaking method shown in FIG. 10D (b).
UVシートを剥離し、個々に分割されたチップをリードフレームに実装し、樹脂で封止してLED(発光ダイオード)を作製する。 The UV sheet is peeled off, and the individually divided chips are mounted on a lead frame and sealed with resin to produce an LED (light emitting diode).
作製したLEDについて、発光出力を測定し、各サイズについてサファイア基板の厚さが85μmの場合の発光出力を100[%]としたときの、各厚さにおける出力比を計算する。その結果を表2に示す。また、各サイズについて、サファイア基板の厚さと出力比との関係を図12に示す。 About the produced LED, the light emission output is measured, and the output ratio at each thickness when the light emission output when the thickness of the sapphire substrate is 85 μm for each size is 100 [%] is calculated. The results are shown in Table 2. Further, for each size, the relationship between the thickness of the sapphire substrate and the output ratio is shown in FIG.
表2および図12に示すように、サファイア基板の厚さが140μm以上で高い出力を得ることができ、160μm〜180μmで特に高い出力を得ることができる。 As shown in Table 2 and FIG. 12, a high output can be obtained when the thickness of the sapphire substrate is 140 μm or more, and a particularly high output can be obtained when the thickness is 160 μm to 180 μm.
1 サファイア基板
1a 主面
1b 裏面
1c オリエンテーションフラット(オリフラ)
2、2A 発光素子部
3 発光素子(半導体チップ)
4 縦分割領域
5 横分割領域
6 主面割断溝
6a 第1底面
6b 第2底面
7 内部割断溝
8 分割予定線
10 サファイア結晶
11 凸部
11a 頂部
20 半導体層(窒化物半導体層)
21 n側電極
22 p側電極
23 n型半導体層(n型窒化物半導体層)
24 活性層
25 p型半導体層(p型窒化物半導体層)
26 活性層領域
30 レーザ光
30a 集光点
31 集光レンズ
32 上側受けブロック(ブロック)
33 下側受けブロック(ブロック)
34 受けブロック(ブロック)
35、35A ブレード
36 第1シート
37 第2シート
41 中央線
42、51 割断起点
43 割断位置
100、100A 半導体ウエハ
1
2, 2A Light emitting
DESCRIPTION OF
21 n-side electrode 22 p-side electrode 23 n-type semiconductor layer (n-type nitride semiconductor layer)
24 active layer 25 p-type semiconductor layer (p-type nitride semiconductor layer)
26
33 Lower receiving block (block)
34 Receiving block (block)
35,
Claims (11)
前記半導体ウエハを製造するウエハ製造工程と、
前記製造した半導体ウエハを分割するウエハ分割工程と、を含み、
前記ウエハ分割工程において、
前記サファイア基板の内部にレーザ光の集光点を合わせて照射して、多光子吸収により前記サファイア基板の内部に溶解領域または変質領域を形成するステルスレーザ加工によって、前記縦分割領域の幅方向の中央線から幅方向の一方側に所定の距離をシフトした線位置において、前記縦分割領域の延伸方向に延伸し、前記サファイア基板の厚さ方向に所定の高さを有する帯状の前記溶解領域または前記変質領域を内部割断溝として形成し、
前記内部割断溝を割断起点として前記半導体ウエハを分割することを特徴とする発光素子の製造方法。 An n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer are stacked in this order on a sapphire substrate having a C-plane as a main surface, and a plurality of rectangular light emitting element portions are arranged in vertical and horizontal directions, The width of the laterally divided region that is divided along the direction parallel to the line of intersection between the A surface of the sapphire substrate and the main surface is a length that is divided along the direction perpendicular to the line of intersection between the A surface and the main surface. A method of manufacturing a light-emitting element that is smaller than a width of a divided region and divides a semiconductor wafer in which an n-side electrode of the light-emitting element unit is disposed on at least one side of the vertical divided region side to form a light-emitting element,
A wafer manufacturing process for manufacturing the semiconductor wafer;
A wafer dividing step of dividing the manufactured semiconductor wafer,
In the wafer dividing step,
By irradiating the inside of the sapphire substrate with a converging point of the laser light and performing a stealth laser processing to form a dissolved region or an altered region inside the sapphire substrate by multiphoton absorption, the width direction of the longitudinally divided region is increased. At the line position shifted by a predetermined distance from the center line to one side in the width direction, the strip-shaped melted region extending in the extending direction of the longitudinally divided region and having a predetermined height in the thickness direction of the sapphire substrate or Forming the altered region as an internal cleavage groove;
A method of manufacturing a light emitting device, wherein the semiconductor wafer is divided using the internal cleaving groove as a cleaving starting point.
前記内部割断溝は、前記サファイア基板の厚さ方向において、前記主面から70μm以上離れた位置に形成することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れか一項に記載の発光素子の製造方法。 The laser beam irradiation is incident from the back side of the sapphire substrate,
5. The light emitting device according to claim 1, wherein the internal cleaving groove is formed at a position separated by 70 μm or more from the main surface in the thickness direction of the sapphire substrate. Production method.
前記ブロックの、前記サファイア基板の主面に平行な面内であって前記延伸方向に垂直な方向である幅方向において、前記内部割断溝の線位置が平面視において中央になるように前記ブロックで前記半導体ウエハを挟持することを特徴とする請求項1ないし請求項7の何れか一項に記載の発光素子の製造方法。 Along the extending direction of the internal cleaving groove, the upper and lower sides of the semiconductor wafer are sandwiched between blocks, and on the back surface side of the sapphire substrate protruding from the block, the extending direction of the internal cleaving groove and In the breaking step of cleaving the semiconductor wafer by applying an impact using a blade extending in parallel,
In the block, in the width direction that is in a plane parallel to the main surface of the sapphire substrate and perpendicular to the extending direction, the line position of the internal cleaving groove is centered in plan view. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1, wherein the semiconductor wafer is sandwiched.
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