專利名稱：功能元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用六方晶基板的功能元件及其制造方法，特別涉及將在六方晶基板上層積有半導(dǎo)體層的外延晶片e々-/、)進(jìn)行分割而得到的發(fā)光元件、場效應(yīng)晶體管及它們的制造方法。
背景技術(shù)：
通常，已知有在藍(lán)寶石基板等六方晶(參照下述備注)基板上層積化合物半導(dǎo)體層而形成的、作為 LED (Light Emitting Diode :發(fā)光二極管)、HFET (Hetero-junction Field Effect Transistor :異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管)等各種器件發(fā)揮作用的所謂的功能元件。例如，目前已知一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其經(jīng)由活性層將η型化合物半導(dǎo)體層和P型化合物半導(dǎo)體層接合而形成，向該半導(dǎo)體發(fā)光元件施加電壓，由此，該半導(dǎo)體發(fā)光元件利用使η型化合物半導(dǎo)體層所含有的電子與P型化合物半導(dǎo)體層中所含有的空穴再接合而發(fā)光。作為這樣的半導(dǎo)體發(fā)光元件，例如藍(lán)色發(fā)光二極管元件已上市銷售，因?yàn)檫@些藍(lán)色發(fā)光二極管元件利用 了使電子與空穴有效再接合的直接躍遷型半導(dǎo)體，所以發(fā)光效率非常高。因此，現(xiàn)在應(yīng)用于家電產(chǎn)品的顯示屏用途、以及道路信號燈的顯示及照明用途等中。例如上述應(yīng)用于顯示屏或照明用途的白色發(fā)光二極管裝置是將藍(lán)色發(fā)光二極管元件和在黃色區(qū)域具有熒光波長的YAG (釔/鋁/石榴石)等熒光體組合而制成。在此，藍(lán)色發(fā)光二極管元件使用形成有氮化物半導(dǎo)體層的層積結(jié)構(gòu)的功能元件。 作為藍(lán)色發(fā)光二極管元件，通常實(shí)際應(yīng)用的、形成有氮化物半導(dǎo)體層的層積結(jié)構(gòu)的功能元件是在藍(lán)寶石基板上依次層積η型GaN層、活性層及ρ型GaN層的結(jié)構(gòu)。另外，因?yàn)樗{(lán)寶石基板為絕緣體，所以，從P型GaN層至少至η型GaN層進(jìn)行蝕刻，在η型GaN層的露出面上設(shè)有與η型GaN層歐姆連接的η型用電極。在將使用像藍(lán)寶石基板那樣的六方晶基板而形成的元件分割為單個(gè)芯片結(jié)構(gòu)的情況下，因?yàn)殡y以在分割溝槽的中央垂直地進(jìn)行分割，所以有時(shí)在分割溝槽留出大量余量。例如，在專利文獻(xiàn)I中已經(jīng)公開如下的切割方法等，即在基板的主面上層積氮化鎵基化合物半導(dǎo)體形成晶片(基板)，在由該晶片制造氮化鎵基化合物半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體芯片的制造方法中，預(yù)先計(jì)劃傾斜形成分割溝槽，使晶片的上下加工位置錯(cuò)開而進(jìn)行切割。在專利文獻(xiàn)2中公開了一種晶片的切斷方法以及利用該方法獲得的、具有形狀特征的發(fā)光元件陣列芯片，根據(jù)該切斷方法，在利用劃線法或隱形激光切割法切斷立方晶系 GaAs晶片時(shí)，控制其切斷面的傾斜度、得到所希望的切斷形狀。在專利文獻(xiàn)3中，公開了作為“六方晶基板晶體”的藍(lán)寶石基板的分割方法。在專利文獻(xiàn)4及5中，公開了為分割藍(lán)寶石基板而照射脈沖激光的方法。另外，本發(fā)明中的“六方晶”定義為包括三方晶剛玉結(jié)構(gòu)。關(guān)于藍(lán)寶石的晶系，在各種文獻(xiàn)中記載為三方晶剛玉結(jié)構(gòu)或六方晶等，在非專利文獻(xiàn)I中記載著雖然在圖中將晶體結(jié)構(gòu)描繪為“六方晶結(jié)構(gòu)，但該晶體也可以描繪為菱面體晶結(jié)構(gòu)，由對稱性更好的后者描述晶體結(jié)構(gòu)”(菱面體晶為三方晶系)。在本發(fā)明中，所指的是在含有剛玉(不含雜質(zhì)的藍(lán)寶石)或a -Al2O3晶系的晶體基板，作為其基本性質(zhì)，假設(shè)是具有稱為c軸的晶軸、以及相對與c軸垂直的平面相互成120 度角度的al軸、a2軸、a3軸這三方向的晶軸,可作為六方晶描述的晶體?？梢允褂迷摼лS系標(biāo)示藍(lán)寶石，在上述專利文獻(xiàn)I中已記載為“六方晶”。因此，本發(fā)明的所謂“六方晶系晶體”的術(shù)語包括藍(lán)寶石。另一方面，因?yàn)楹笫龅腉aN、SiC通常形成為六方晶系(有時(shí)也通過特殊的制造方法得到形成為立方晶系的晶體)，所以這些也包括在本發(fā)明的六方晶內(nèi)。下面在這些晶體中，將c軸方向標(biāo)記為
，將al軸方向標(biāo)記為[2_1_10]，將 a2軸方向標(biāo)記為[-12-10]，將a3軸方向標(biāo)記為[_1_120]。另外，“_1”的標(biāo)記是為了方便， 將附圖中I上面標(biāo)記橫線的符號標(biāo)記為“-I”。專利文獻(xiàn)I :(日本)特開2005-191551號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :(日本)特開2004-260083號公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 :(日本)特開2005-332892號公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :(日本)特開2006-245043號公報(bào)專利文獻(xiàn)5 :(日本)特開2008-098465號公報(bào)非專利文獻(xiàn)I :Wikipedia http ://ja. wikipedia. org/wiki/corundum(平成 22 年 I月19日)在目前的功能元件中，因?yàn)閱渭儾捎缅e(cuò)開芯片分割用加工位置進(jìn)行切割的方法， 所以難以控制藍(lán)寶石基板的開裂方向，并且，被分割為芯片形狀而形成的功能元件在分割后的外觀檢查工序中多為次品，分割成品率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供使用六方晶基板的功能元件以及很好地控制該基板進(jìn)行分割的制造方法。本發(fā)明的功能元件是在六方晶系的基板表面上層積半導(dǎo)體層而形成的功能元件， 其特征在于，功能元件具有至少形成上表面形狀中相對的兩個(gè)邊的邊界，在從該分界偏離 Xsym的基板表面位置離開Yd μ m (其中Yd=Xs · TAN ( Θ )，Θ ^ O)的位置形成易分割部， 具有包括易分割部且至少一部分傾斜的分割面，沿該功能元件的上表面中、相對的兩個(gè)邊的元件分離部的寬度為相同程度。而且，本發(fā)明的功能元件是對氮化物基化合物半導(dǎo)體層層積面?zhèn)葹?br> 方向的c面的六方晶結(jié)構(gòu)的基板進(jìn)行分割而得到的、上表面形狀為四邊形的功能元件，其特征在于，通過分割基板而露出的基板側(cè)面中至少一面為(1-100)面或(01-10)面或(-1010) 面，從
方向的C面?zhèn)扔^察，基板側(cè)面分別向[-1100]方向或
方向或[10-10] 方向傾斜而形成。另外，本發(fā)明的功能元件的特征在于，所述相對的[11-20]方向的邊為所述長方形的短邊。而且，本發(fā)明的功能元件的特征在于，基板是從藍(lán)寶石、氮化鎵、碳化硅中選擇的基板。
另外，本發(fā)明的功能元件的特征在于，基板的表面是相對c軸傾斜O(jiān). 2度以上、5度以下的面。另外，本發(fā)明的功能元件的特征在于，功能元件具有元件分離部，易分割部位于元件分離部內(nèi)或其下方。本發(fā)明的功能元件的制造方法是將形成于六方晶系基板上的多個(gè)功能元件分割為單個(gè)功能元件的方法，其特征在于，具有如下工序在相對作為元件的上表面形狀中至少一個(gè)邊的邊界偏離XsU m的基板表面向下方離開Yd ym (其中Yd=Xs ·ΤΑΝ ( Θ )，Θ古O)的位置形成易分割部的工序；通過包括易分割部且至少一部分傾斜的分割面，分割多個(gè)功能元件的工序。而且，本發(fā)明的功能元件的制造方法是將形成于表面為c面的六方晶系基板上的多個(gè)功能元件分割為上表面形狀為四邊形的單個(gè)功能元件的方法，其特征在于，四邊形的一個(gè)邊由[11-20]方向或與之等效的方向的邊形成，該方法包括如下工序在相對作為形成多個(gè)功能元件的[11-20]方向或與之等效的邊的邊界向[1-100]方向或與之等效的方向偏離Xs μ m的基板表面向下方離開Yd μ m (其中Yd=Xs · TAN ( Θ )，Θ ^ O)的位置形成多個(gè)易分割部的工序；通過包括易分割部且至少一部分傾斜的分割面來分割所述多個(gè)功能元件的工序。并且，Θ為5度以上、10度以下。另外，本發(fā)明的功能元件的制造方法的特征在于，易分割部配置于元件分離部內(nèi)或其正下方。 而且，本發(fā)明的功能元件的制造方法的特征在于，易分割部通過激光加工形成。另外，本發(fā)明的功能元件的制造方法的特征在于，易分割部在基板的上下方向上至少形成為兩層。而且，本發(fā)明的功能元件的制造方法的特征在于，易分割部通過機(jī)械加工基板的背面而形成。另外，本發(fā)明的功能元件的制造方法的特征在于，向基板的下表面施加外力，使之成為凸?fàn)睿纱朔指罨?。根?jù)本發(fā)明，對于形成于六方晶基板上的功能元件及其制造方法，因?yàn)樘岣咴指畹木龋阅軌蛱岣叱善仿?，并且能夠通過縮窄邊界區(qū)域來增加所獲得的芯片的個(gè)數(shù)。


圖I是表示規(guī)定本發(fā)明的六方晶結(jié)構(gòu)的各軸向的定義的示意圖；圖2 (a)是本發(fā)明第一實(shí)施例中記載的功能元件的俯視圖，(b)及(b')是正視圖，(C)是側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例中記載的功能元件在芯片分割前的基板狀態(tài)的俯視圖；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例中記載的功能元件在形成透光性電極后的剖面圖；圖5 Ca)是本發(fā)明第一實(shí)施例中記載的功能元件在P側(cè)、η側(cè)電極形成工序后的俯視圖，(b)是正視圖；圖6(a)是本發(fā)明第一實(shí)施例中記載的功能元件在分割溝槽形成工序后的俯視圖， (b)是正視圖7 (a)是本發(fā)明第一實(shí)施例中記載的功能元件在形成作為芯片分割起點(diǎn)的易分割部的工序后的俯視圖，(b)、(b')及(b")是正視圖；圖8 Ca)是本發(fā)明第一實(shí)施例中記載的功能元件所使用的基板的立體圖，(b)是正視圖；圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例中記載的功能元件的正視圖。附圖標(biāo)記說明I氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件
31元件分離部34，36改質(zhì)部(改質(zhì)部)44a,44b構(gòu)成邊SI、S2的分割面46正視圖所表示的分割面SI，S2與作為a3軸的[_1_120]方向平行的邊Tl，T2與[1-100]方向平行的邊
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的發(fā)明者們在分割氮化物基化合物半導(dǎo)體層層積面?zhèn)葹?br> 方向的c 面的、六方晶結(jié)構(gòu)的基板、切割出上表面形狀為四邊形的芯片的情況下，如圖I所示，規(guī)定晶軸的方位為，al軸為[2-1-10]方向、a2軸為[_12_10]方向、a3軸為[-1-120]方向、 相對于圖I的紙面而與表面上方垂直的方向?yàn)?br> 方向的c軸，那么，由于分割而露出的基板側(cè)面為(1-100)面、(01-10)面及(-1010)面，在該情況下，發(fā)現(xiàn)從
方向至 [-1100]方向、
方向及[10-10]方向的各方向具有以一定的角度Θ傾斜分裂的性質(zhì)。(
方向及[10-10]方向未圖示)。而且，已知該傾斜分裂的角度0，在藍(lán)寶石基板的情況下，約為5 10度、優(yōu)選為6 8度。在上表面為長方形的芯片的情況下，對于沿 [-1-120]方向(及其反方向)的邊3，隨著向基板的下方(具有層積結(jié)構(gòu)的基板表面為上方， 背面為下方)延伸，與[1-100]方向形成Θ角度，從而產(chǎn)生傾斜分裂。另一方面，對于沿 [1-100]方向(及其反方向)的邊4，則不產(chǎn)生傾斜開裂。根據(jù)上述認(rèn)識，在制造采用六方晶結(jié)構(gòu)基板的半導(dǎo)體元件的過程中，在下面針對利用所述傾斜開裂現(xiàn)象、以良好的精度(成品率)分割基板而得到的功能元件及其制造方法進(jìn)行說明。作為所述六方晶結(jié)構(gòu)的基板，可以舉出藍(lán)寶石(如上所述也稱為三方晶)、GaN基板、SiC基板等。進(jìn)而，表面為“c面”的基板也包括表面從c面至例如[1-100]方向或[-1100]方向以5度以下的角度傾斜的斜基板(才7基板)。在[1-100]方向或[-1100]方向的斜基板的情況下，只要考慮對傾斜開裂角度相應(yīng)改變與該傾斜角對應(yīng)的角度來進(jìn)行分割即可。另外，在下面詳細(xì)敘述的實(shí)施例中，作為通過分割與[1-100]方向垂直形成的 (1-100)面而露出的基板側(cè)面，主要說明了本發(fā)明的技術(shù)特征，但如上所述，當(dāng)然也可以將這些關(guān)系分別替換為與
方向垂直形成的(01-10)面或與[-1010]方向垂直形成的 (-1010)面。而且，傾斜開裂的結(jié)果是，雖然側(cè)面為從(1-100)面等偏離的面，但記為“作為側(cè)面的(1-100)面”等。
第一實(shí)施例在本實(shí)施例中，表示形成于藍(lán)寶石基板上的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的例子。(元件結(jié)構(gòu))圖2 Ca)表示本實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的俯視示意圖，圖2 (b) 表示正視圖，圖2 (C)表示側(cè)視圖。氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件I具有與作為a3軸的[_1_120]方向平行的兩個(gè)邊SI及S2、與[1-100]方向平行的兩個(gè)邊Tl及T2。這些邊SI、S2、Tl、T2是將多個(gè)改質(zhì)部34，36分別作為分割起點(diǎn)(易分割部)而進(jìn)行分割，構(gòu)成邊SI、S2的兩個(gè)分割面44a，44b 相對
方向，從上述改質(zhì)部34向與[1-100]方向相反方向的[-1100]方向傾斜5度以上、10度以下的角度。另一方面，構(gòu)成邊Tl，T2、在正視圖中所示的分割面46相對
方向在大致平行的方向上僅在偏差允許的范圍內(nèi)傾斜。圖2 (b)中分割面44a的改質(zhì)部34在[1-100] 方向上與基板上的元件分割溝槽區(qū)域的中心部相距偏移量Xs而形成。通過使元件分割溝槽的中心部成為元件的分界而進(jìn)行分割，位于分割面44a，44b上部的元件分離部31沿與作為 a3軸的[-1-120]方向平行的兩個(gè)邊SI及S2以相同程度的寬度形成。在具有元件分割溝槽的情況下，在檢查多個(gè)元件時(shí)，只要分割面44a，44b除去一部分制作誤差而能嵌入元件分割溝槽內(nèi)，就相當(dāng)于所述的“相同程度”。即使在沒有元件分割溝槽的情況下，通過統(tǒng)計(jì)處理至少兩個(gè)以上元件的檢查結(jié)果，也能夠推斷是否實(shí)施本發(fā)明。另外，雖然在圖2 (b)及(b’)中圖示在接近基板背面的一側(cè)形成有改質(zhì)部34，36， 但由于改質(zhì)部的位置可適當(dāng)確定，所以可以設(shè)置于接近基板的表面一側(cè)，也可以在基板的厚度方向設(shè)置兩層、三層。(制造方法)利用圖3說明本發(fā)明第一實(shí)施例所記載的功能元件的制造方法。首先，按照下述說明準(zhǔn)備俯視3所示的藍(lán)寶石基板10。藍(lán)寶石基板10的表面為c面，S卩(0001)面，對藍(lán)寶石基板10的結(jié)晶方向調(diào)整為0F (定向平面)為面前側(cè)，進(jìn)深方向?yàn)閍3軸的[-1-120] 方向，左側(cè)為[1-100]方向。對于多個(gè)晶片，雖然因?yàn)榫哂?F，所以進(jìn)深方向是一定的，但因?yàn)樽笥业姆较虿淮_定，所以優(yōu)選與一定方向?qū)R。為此，具有例如能明確判別表面與背面 (使背面若干粗糙化)、形成第二定向平面等方法。圖4表不與該監(jiān)寶石基板10的晶片內(nèi)區(qū)域8對應(yīng)的部分的晶體生長工序及透光性電極形成工序后的剖面圖。根據(jù)圖4可明確，在表面為c面(包括加工凹凸等形狀的情況) 的藍(lán)寶石基板10上，依次層積η型氮化物半導(dǎo)體層12、活性層14及ρ型氮化物半導(dǎo)體層 16，由此形成氮化物半導(dǎo)體層積20。在此，例如在MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition :金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀)裝置內(nèi)設(shè)置藍(lán)寶石基板10后，通過MOCVD法，使GaN、AlGaN, InGaN等氮化物半導(dǎo)體晶體結(jié)晶生長，由此能夠形成η型氮化物半導(dǎo)體層12 、活性層14及ρ型氮化物半導(dǎo)體層16。之后，對在藍(lán)寶石基板10的表面上形成有氮化物半導(dǎo)體層積體20的晶片進(jìn)行熱處理，由此使P型氮化物半導(dǎo)體層16的ρ型摻雜劑活化。
在此，作為η型氮化物半導(dǎo)體層12，能夠使用在以分子式Alx2Iny2Gaz2N (O ^ x2 ^ 1,0 ^ y2 ^ 1,0 ^ z2 ^ I, x2+y2+z2幸0)表示的氮化物半導(dǎo)體晶體中摻雜η 型雜質(zhì)而形成的層的單層或多層結(jié)構(gòu)等。另外，在上述分子式中，χ2表示Al的組分比，y2 表示In的組分比，z2表示Ga的組分比。還有，作為η型雜質(zhì)，能夠使用例如硅及/或鍺等。作為氮化物半導(dǎo)體活性層14，能夠使用以分子式Alx3Iny3Gaz3N (O ^ x3 ^ 1， O < y3 < 1,0 < z3 < I,x3+y3+z3 Φ· 0)表示的無摻雜氮化物半導(dǎo)體晶體或在以該分子式表示的氮化物半導(dǎo)體晶體中摻雜P型雜質(zhì)及η型雜質(zhì)的至少一種雜質(zhì)而形成的層的單層或多層結(jié)構(gòu)等。χ3表示Al的組分比，y3表示In的組分比，ζ3表示Ga的組分比。還有,氮化物半導(dǎo)體活性層可以是具有單一量子阱(SQW)結(jié)構(gòu)或多層量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。作為ρ型氮化物半導(dǎo)體層16,能夠使用在以分子式Alx4Iny4Gaz4N (O彡χ4彡I, O < y4 < 1,0 < z4 < I,x4+y4+z4 ^ O)表示的氮化物半導(dǎo)體晶體中摻雜ρ型雜質(zhì)而形成的層的單層或多層結(jié)構(gòu)等。另外，在上述分子式中，x4表示Al的組分比，y4表示In的組分 t匕，z4表示Ga的組分比。還有，作為ρ型雜質(zhì)，能夠使用例如鎂及/或鋅等。接著，在所述P型氮化物半導(dǎo)體層16上形成例如由IT0(Indium Tin Oxide :氧化銦錫)構(gòu)成的透光性電極18。在此，透光性電極18能夠利用濺射法或真空蒸鍍法等形成。 圖5 Ca)是在完成以下的透光性電極18構(gòu)圖工序、η型氮化物半導(dǎo)體層露出工序及P側(cè)、η側(cè)電極形成工序的時(shí)刻一部分晶片的俯視圖，圖5 (b)是圖5 (a)在BB線上的元件剖面圖。在透光性電極18構(gòu)圖工序中，根據(jù)芯片大小制作透光性電極18的保護(hù)掩模(未圖示)，通過例如氟化氫等濕式蝕刻除去透光性電極18的一部分。作為透光性電極18,除了 ITO以外,還能夠使用例如氧化銦(Indium Oxide)、氧化錫(Tin Oxide)、氧化鋅(ZnO Zinc Oxide)、或包括從 Au、Ag、Pt、Ti、Pd、Al 及 Ni 中選出的至少一種元素的材料。在η型氮化物半導(dǎo)體層露出工序中，制作設(shè)有用來與η型氮化物半導(dǎo)體層接觸的開口部的保護(hù)掩模(未圖示)，以包括所述構(gòu)圖的透光性電極18及其外周部的一部分，例如通過干式蝕刻等除去P型氮化物半導(dǎo)體層的一部分。由此，制作出η型氮化物半導(dǎo)體層露出部。而且，在η型氮化物半導(dǎo)體層露出部中，除η側(cè)電極23周邊以外其他的部分為元件分離部31，除此以外的部分為具有作為功能元件結(jié)構(gòu)部起作用的氮化物半導(dǎo)體層積功能結(jié)構(gòu)體區(qū)域21。 在ρ側(cè)電極及η側(cè)電極形成工序中，在ρ側(cè)電極及η側(cè)電極部分形成設(shè)有開口部的保護(hù)掩模(未圖示)，在透光性電極18的表面上形成ρ側(cè)電極22，在η型氮化物半導(dǎo)體層露出部的表面上形成η側(cè)電極23。在此，ρ側(cè)電極22及η側(cè)電極23能夠通過真空蒸鍍法或?yàn)R射法等形成。而且，只在P側(cè)電極形成部利用設(shè)有開口部的保護(hù)掩模形成P側(cè)電極22 后，只在η側(cè)電極形成部利用設(shè)有開口部的保護(hù)掩模形成η側(cè)電極23等，可不論先后形成 P側(cè)電極22及η側(cè)電極23。作為η側(cè)電極，例如能夠使用包括從Au (金)、Ag (銀)、Pt (鉬)、Ti (鈦)、Pd (鈕)、 Al (鋁)及Ni (鎳)中所選擇的至少一種元素的金屬層的單層、或?qū)臃e多個(gè)單層金屬層而形成的多層等。作為ρ側(cè)電極,例如能夠使用包括從Au、Ag、Pt、Ti、Pd、Al及Ni中所選擇的至少一種金屬層的單層、或?qū)臃e多個(gè)單層金屬層而形成的多層等。在保護(hù)膜形成工序(未圖示)中，在透明電極18及η型氮化物半導(dǎo)體層露出部上形成覆蓋P型氮化物半導(dǎo)體層16、活性層14、η型氮化物半導(dǎo)體層12的保護(hù)層。作為表面保護(hù)膜，例如能夠使用包括氧化硅、氮化硅、二氧化鈦中至少一種的絕緣層。圖6 (a)及(b)是表示進(jìn)行元件分割溝槽形成工序的狀態(tài)的俯視圖及剖面圖。 在此，在氮化物半導(dǎo)體層積功能結(jié)構(gòu)體區(qū)域21的周緣形成設(shè)有開口部的保護(hù)掩模后，例如通過干式蝕刻等除去氮化物半導(dǎo)體層積體的周緣，由此能夠形成確定元件邊界的元件分割溝槽32。而且，也可以通過金剛石觸針或切割刀片等機(jī)械加工形成元件分割溝槽32。圖7 (a)及(b)是表示進(jìn)行激光劃線的狀態(tài)的俯視圖及剖面圖。沿元件分割溝槽 32，通過激光切線，對[11-20]方向的邊26及[1-100]方向的邊28分別制作作為分割多個(gè)芯片的起點(diǎn)(易分割部)的改質(zhì)部34，36，通過沿元件分割溝槽32及改質(zhì)部34，36進(jìn)行制動， 制作出相當(dāng)于所分割的各芯片的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件I。而且，如圖7(b')所示， 也可以通過金剛石觸針或切割刀片等機(jī)械加工，在基板背面設(shè)置作為分割多個(gè)芯片的起點(diǎn)的劃線器( > 力' 3O 35，37 (由于省略芯片側(cè)面剖面圖，因而未圖示劃線器37)。在沿上述元件分割溝槽32分割芯片時(shí)，成為[1-100]方向的邊28的芯片分割起點(diǎn)(易分割部)的改質(zhì)部36設(shè)置在元件分割溝槽32的中心的正下方。與之相對，成為 [11-20]方向的邊26的芯片分割起點(diǎn)(易分割部)的改質(zhì)部34相對元件分割溝槽32的中心，在偏離偏移量Xs的位置進(jìn)行加工。所述偏移量Xs雖然由基板厚度及形成芯片分割起點(diǎn) (易分割部)的位置所確定，但在例如藍(lán)寶石基板內(nèi)部，在距離基板表面約24 μ m的位置Yd通過激光形成成為芯片分割起點(diǎn)(易分割部)的改質(zhì)部34的情況下，通過在圖中作為左方向的 [1-100]方向上設(shè)置約3μπι的偏移量Xs，芯片能夠在元件分割溝槽32的中央開裂。而且， 在藍(lán)寶石基板內(nèi)部，在距離基板表面約48 μ m的位置通過激光形成成為芯片分割起點(diǎn)(易分割部)的改質(zhì)部34的情況下，通過設(shè)置約6 μ m的偏移量，芯片能夠在分割溝槽的中央開裂。廣義上，在[11-20]方向的邊26的分割溝槽32的下方通過激光設(shè)置改質(zhì)部34來分割元件的方法中，在距離晶片表面深Y μ m的位置形成改質(zhì)部的情況下，將其位置從分割溝槽 32的中心向左偏離XsUrn (其中Xs=Yd · TAN Cl。))。還有，通過設(shè)置兩處改質(zhì)部34，能夠更方便地進(jìn)行分割。兩處改質(zhì)部34雖然可以在俯視圖的相同位置(上下方向不同)進(jìn)行設(shè)置，但如圖7 (b")所示，更優(yōu)選在傾斜的虛線上設(shè)置改質(zhì)部34，使其在深度為Yd的情況下偏移Xs。同樣地，可以設(shè)置第三、第四改質(zhì)部，也可以設(shè)置與基板的上下方向連續(xù)的線狀或面狀的改質(zhì)部。像這樣在改質(zhì)部34的位置設(shè)有偏移量Xs具有下述原因。本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)， 在分割邊26時(shí)，隨著逐漸向藍(lán)寶石基板10的下方進(jìn)行分割，在[1-100]方向上以約5 10 度、特別是6度到8度的傾斜產(chǎn)生裂紋。通過有效利用這一特點(diǎn)，能夠穩(wěn)定地分割芯片。而且，在芯片側(cè)面的傾斜面為5度以下的傾斜的情況下，因?yàn)樾酒瑐?cè)面的傾斜面積減小，所以從芯片側(cè)面的光取出效率變差。雖然芯片側(cè)面的傾斜面在5度以上的情況下，具有提高從芯片側(cè)面的光取出效率的效果，但如果傾斜為10度以上，就不得不使相對于分割溝槽的中央形成芯片分割起點(diǎn)(易分割部)時(shí)的偏移量增大相應(yīng)的量。在通過激光形成芯片分割起點(diǎn)(易分割部)的情況下，如果偏移量增大，則從分割溝槽至外部的元件活性層正下方不得不接受激光照射，從而給元件活性層造成不小的損傷。因?yàn)樵钚詫拥膿p傷是氮化物發(fā)光二極管元件光輸出降低的原因，所以改質(zhì)部優(yōu)選形成于元件分離部的正下方。而且優(yōu)選偏移量較小的10度以下的傾斜。如作為立體圖的圖8 Ca)所示，在基板10是表面從C面向例如[1-100]方向傾斜Φ的斜基板的情況下，如作為使用具有偏斜角的基板的芯片的正視8 (b)所不,只要偏移量Xs=Yd · TAN ( Qa-Φ)即可,只是Qa是在基板沒有偏斜角情況下的傾斜開裂方向，例如為7度，優(yōu)選為5度至10度。另外，需要注意偏斜角的方向及 Φ標(biāo)記的正負(fù)(偏斜方向)。在本實(shí)施例中，因?yàn)樵指顪喜?2的寬度為10 μ m (單側(cè)為5 μ m)，包含元件分割溝槽32的η型氮化物半導(dǎo)體層露出部的間隔約為30 μ m左右，所以相對5度到10度的傾斜，位于距離外延面約40 μ m的位置上的、用來進(jìn)行激光加工的偏移位置不通過活性層的正下方，能夠減少對活性層的損傷。而且，在長方形的芯片中，其短邊與長邊相比，具有難以開裂的特征。因此，通過使芯片的短邊方向?yàn)閇11-20]方向，使長邊為[1-100]方向，方便控制進(jìn)行分割，能夠提高分表I]成品率。還有，芯片形狀不限于長方形，只要相對的邊是由平行的兩組邊形成的形狀即可， 例如可以是平行四邊形。那樣，對于(1-100)面、(01-10)面及(-1010)面(在藍(lán)寶石基板的情況下，這些面對應(yīng)于與存在于晶體內(nèi)的r面交叉的m面。所謂r面為存在于作為六方晶的c面藍(lán)寶石基板中的3次(三回)對稱面。例如，在Χ=57.6°、2Θ=25. 59°的情況下，通過使Φ旋轉(zhuǎn)360°的x-ray測量，出現(xiàn)三處表示r面的信號?？梢酝茰y，將出現(xiàn)這三處信號的結(jié)晶面定義為r面(1-102)、(01-12)、(-1012)的藍(lán)寶石基板是向r面產(chǎn)生翹曲而開裂的模式，是結(jié)晶性易裂的r面與m面合成的開裂方式。 通過將這些、即以28. 8°的角度開裂的 r面與垂直開裂的m面組合，可以認(rèn)為會以5 10度的角度開裂)，如果各組的邊平行，則能夠在芯片的整個(gè)側(cè)面進(jìn)行穩(wěn)定的分割，與芯片為長方形而進(jìn)行分割的情況相比，能夠進(jìn)一步提高分割成品率。形成改質(zhì)部的方法適宜采用通過脈沖寬度為毫秒 納秒的激光等、從藍(lán)寶石基板表面?zhèn)然虮趁鎮(zhèn)认蚧鍍?nèi)部聚焦激光束而進(jìn)行加工的激光劃線法，由此，通過在藍(lán)寶石基板內(nèi)部的一部分聚焦高能量的激光，使藍(lán)寶石的結(jié)晶改質(zhì)，變得易于產(chǎn)生裂紋。關(guān)于所述內(nèi)部加工的層數(shù)及位置，雖然如上所述考慮到多層傾斜開裂，能夠制作一層以上的改質(zhì)部，但越增加層數(shù)就越花費(fèi)加工時(shí)間。在厚度為130 μ m的藍(lán)寶石基板的情況下，通過將改質(zhì)部形成為兩層左右，能夠兼顧生產(chǎn)節(jié)奏々卜)和分割成品率。而且，激光的脈沖寬度如果使用例如在紅外線區(qū)域具有峰值波長的激光這樣的皮秒 毫秒的激光，則能夠有效地進(jìn)行內(nèi)部加工。還有，脈沖寬度為例如在紫外線區(qū)域具有峰值波長的激光這樣的納秒激光，與皮秒 毫秒的激光相比，雖然加工性較差，但具有激光的價(jià)格非常便宜的優(yōu)勢。如上所述在形成易分割部后，通過從上表面施加外力，使基板的下表面成為凸?fàn)睿?能夠形成包括所述易分割部的分割面，基板被分割開。第二實(shí)施例第二實(shí)施例是作為半導(dǎo)體功能元件的場效應(yīng)晶體管的一例，是形成于SiC基板上的氮化物半導(dǎo)體 HFET (Hetero-junction Field Effect Transistor)兀件。
圖9表示氮化物半導(dǎo)體HFET元件50的正視示意圖及基板的結(jié)晶方位。在此,氮化物半導(dǎo)體HFET元件50具有表面為c面的SiC基板60 ;在所述SiC基板60上依次層積氮化物半導(dǎo)體緩沖層62、i型氮化物半導(dǎo)體層64、η型氮化物半導(dǎo)體層66而形成的氮化物半導(dǎo)體層積功能結(jié)構(gòu)體70 ;在該氮化物半導(dǎo)體層積功能結(jié)構(gòu)體70上配置的源極電極72、漏極電極74、柵極電極76 ;在各電極間配置的絕緣層78 ;以及配置的焊盤電極。而且，還具有通過激光劃線形成的改質(zhì)部80。氮化物半導(dǎo)體HFET元件50的芯片形狀為，上表面形狀是四邊形，在分割芯片時(shí)， 成為[11-20]方向的邊的芯片分割起點(diǎn)(易分割部)的加工位置是相對分割溝槽中心在基板下方Y(jié)d的位置上，在[1-100]方向上偏離Xs的位置。所述偏移量根據(jù)基板厚度及形成芯片分割起點(diǎn)(易分割部)的位置確定，但例如在SiC基板60內(nèi)部，在距離SiC基板表面約 24 μ m的位置通過激光形成成為芯片分割起點(diǎn)(易分割部)的改質(zhì)部的情況下，通過設(shè)置約 3 μ m的偏移量，能夠在分割溝槽的中央切割芯片。而且，通過在SiC基板側(cè)再設(shè)置一層所述改質(zhì)部，能夠更容易地進(jìn)行分割，例如也可以在距離SiC表面約70 μ m的位置上通過激光形成成為芯片分割起點(diǎn)(易分割部)的第二層改質(zhì)部。第二層改質(zhì)部雖然可以為與第一層相同的偏移量(3 μ m)，但考慮到傾斜分割的方向，最好設(shè)置符合改質(zhì)部深度的偏移量(9 μ m)。因?yàn)榕c[1-100]方向平行的方向不需要考慮芯片的傾斜開裂，所以在分割溝槽中央形成芯片分割起點(diǎn)(易分割部)。而且，在芯片形狀為長方形的情況下，與其長邊相比，短邊具有難以分割開的特點(diǎn)。因此，通過在 [11-20]方向上配置短邊，能夠方便地控制分割，從而能夠提高分割成品率。還有，形成改質(zhì)部的方法與第一實(shí)施例相同，通過脈沖寬度為毫秒 納秒的激光等，能夠從SiC基板表面或背面?zhèn)戎粱鍍?nèi)部聚焦激光束進(jìn)行加工。通過在SiC基板內(nèi)部的一部分聚焦高能量的激光，使SiC的結(jié)晶改質(zhì)，變得易于產(chǎn)生裂紋。關(guān)于所述內(nèi)部加工的層數(shù)及位置，雖然考慮到傾斜開裂，能夠形成一層以上的改質(zhì)部，但越增加層數(shù)，就越花費(fèi)加工時(shí)間。在本實(shí)施例中所使用的厚度為130μηι的SiC基板的情況下,通過形成兩層改質(zhì)部，能夠兼顧生產(chǎn)節(jié)奏、分割成品率。但是，對于SiC基板厚度沒有限制，相對其厚度，通過增減改質(zhì)部的層數(shù)，能夠兼顧生產(chǎn)節(jié)奏和成品率進(jìn)行加工。特別是如果脈沖寬度使用皮秒 毫秒的激光，則能夠有效進(jìn)行內(nèi)部加工。而且，脈沖寬度為納秒的激光與皮秒 毫秒的激光相比，雖然加工性較差，但具有激光價(jià)格非常便宜的優(yōu)勢。而且考慮到傾斜開裂，即使在SiC基板面上進(jìn)行基于激光劃線的V溝槽加工、或利用基于金剛石筆(夕'' ^ Y 的劃線法或切割刀片進(jìn)行切斷，也能夠進(jìn)行高成品率的分割。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于對在基板上層積半導(dǎo)體層的外延晶片進(jìn)行分割而得到的LED或激光等氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件及HFET等場效應(yīng)晶體管等的功能元件中。
權(quán)利要求
1.一種功能元件，是在六方晶系的基板表面上層積半導(dǎo)體層而形成的，其特征在于， 所述功能元件具有至少形成上表面形狀中相對的兩個(gè)邊的邊界； 在從所述邊界偏離Xsil m的所述基板表面的位置離開Yd i! m的位置形成易分割部，其中 Yd=Xs TAN ( 0 )，9 ^ O ； 具有包括所述易分割部且至少一部分傾斜的分割面； 沿所述功能元件的上表面中所述相對的兩個(gè)邊的元件分離部的寬度為相同程度。
2.一種功能元件，是對氮化物基化合物半導(dǎo)體層層積面?zhèn)葹?br> 方向的c面的六方晶結(jié)構(gòu)的基板進(jìn)行分割而得到的、上表面形狀為四邊形的功能元件； 該功能元件的特征在于，通過分割所述基板而露出的基板側(cè)面中至少一面為(1-100)面或(01-10)面或(-1010)面； 從
方向的C面?zhèn)扔^察，所述基板側(cè)面分別向[-1100]方向或
方向或[10-10]方向傾斜而形成。
3.如權(quán)利要求2所述的功能元件，其特征在于，所述相對的[11-20]方向的邊為所述長方形的短邊。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的功能元件，其特征在于，所述基板是從藍(lán)寶石、氮化鎵、碳化娃中選擇的基板。
5.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的功能元件，其特征在于，所述基板的表面是相對c軸傾斜0. 2度以上、5度以下的面。
6.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的功能元件，其特征在于，所述功能元件具有元件分尚部; 所述易分割部位于所述元件分離部內(nèi)或其下方。
7.一種功能元件的制造方法，是將形成于六方晶系基板上的多個(gè)功能元件分割為單個(gè)功能元件的方法；其特征在于，包括 在相對作為所述元件的上表面形狀中至少一個(gè)邊的邊界偏離Xsy m的基板表面向下方離開Ydiim的位置形成易分割部的工序，其中Yd=Xs* TAN ( 0 )，0關(guān)0 ; 通過包括所述易分割部且至少一部分傾斜的分割面，分割所述多個(gè)功能元件的工序。
8.一種功能元件的制造方法，是將形成于表面為c面的六方晶系基板上的多個(gè)功能元件分割為上表面形狀為四邊形的單個(gè)功能元件的方法；其特征在于，所述四邊形的一個(gè)邊由[11-20]方向或與之等效的方向的邊形成； 該方法包括 在相對作為形成所述多個(gè)功能元件的[11-20]方向或與之等效的方向的邊的邊界向[1-100]方向或與之等效的方向偏離Xs ii m的基板表面向下方離開Yd ii m的位置形成多個(gè)易分割部的工序，其中，Yd=Xs TAN ( 0 )，0 ^ 0 ； 通過包括所述易分割部且至少一部分傾斜的分割面，分割所述多個(gè)功能元件的工序； 所述9為5度以上、10度以下。
9.如權(quán)利要求7或8所述的功能元件的制造方法，其特征在于，所述易分割部配置于所述元件分離部內(nèi)或其正下方。
10.如權(quán)利要求7或8所述的功能元件的制造方法，其特征在于，所述易分割部通過激光加工而形成。
11.如權(quán)利要求10所述的功能元件的制造方法，其特征在于，所述易分割部在基板的上下方向上至少形成為兩層。
12.如權(quán)利要求7或8所述的功能元件的制造方法，其特征在于，所述易分割部通過機(jī)械加工所述基板的背面而形成。
13.如權(quán)利要求7或8所述的功能元件的制造方法，其特征在于，向所述基板的下表面施加外力，使之成為凸?fàn)睿纱朔指罨濉?br> 全文摘要
本發(fā)明提供一種功能元件及其制造方法。該功能元件是在基板上形成層積膜后、將該基板和層積膜分割為所希望的形狀而得到的，具有六方晶系的基板、形成于所述基板的C面上的層積膜、通過將基板分割為四邊形而露出的多個(gè)分割面，將基板分割為四邊形時(shí)的分割線的至少一邊從基板的
方向觀察，與基板的[1-100]、[-1010]、
的等效方向中的任一方向垂直，并且由分割線所形成的分割面的至少一部分與相對的其他分割面方向傾斜。
文檔編號H01S5/02GK102714152SQ201180006482
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者內(nèi)海孝昭, 浦田章紘, 鹽田昌弘, 荒木正浩 申請人:夏普株式會社