特許 6656597 発光素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6656597

(24)【登録日】2020年2月7日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】発光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/00 20100101AFI20200220BHJP

   H01L 33/32 20100101ALI20200220BHJP

   H01L 33/16 20100101ALI20200220BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20200220BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 Z

   H01L33/32

   H01L33/16

   B23K26/53

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-159209(P2018-159209)

(22)【出願日】2018年8月28日

(65)【公開番号】特開2019-50367(P2019-50367A)

(43)【公開日】2019年3月28日

【審査請求日】2018年11月28日

(31)【優先権主張番号】特願2017-174026(P2017-174026)

(32)【優先日】2017年9月11日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】井上 直人

(72)【発明者】

【氏名】日下 翔

【審査官】 右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０１１３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０２９０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７８４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４１９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４０３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７７３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０２９７３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００１１３１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１４−０１３５５５７（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４

Ｈ０１Ｌ ２１／７８ − ２１／８０

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サファイアからなり第１面及び第２面を有する基板と、前記第２面に設けられた半導体構造と、を含むウェーハの前記基板にレーザ光を照射し、前記基板の内部に複数の改質領域を形成するレーザ光照射工程と、
前記レーザ光照射工程の後に前記ウェーハを複数の発光素子に分離する分離工程と、
を備え、
前記レーザ光照射工程は、
複数の第１線に沿って前記レーザ光を走査する第１照射工程であって、前記複数の第１線は、前記第１面に平行で前記サファイアのｍ軸に沿う第１方向に延び、前記第１面に平行で前記サファイアのａ軸に沿う第２方向に並ぶ、第１照射工程と、
前記第１照射工程後に、前記第２方向に延びる第２線に沿って前記レーザ光を走査する第２照射工程と、
を含み、
前記第１照射工程において、
前記レーザ光は、前記第１方向に沿う複数の位置に照射され、前記第１方向に沿う前記複数の位置の第１照射ピッチは、２．５μｍ以下であり、
前記複数の第１線の前記第２方向におけるピッチは、０．７ｍｍ以上であり、
前記第２照射工程において、前記レーザ光は、前記第２方向に沿う複数の位置に照射され、前記第２方向に沿う前記複数の位置の第２照射ピッチは、前記第１照射ピッチよりも大きく、
前記第１線に沿って形成された前記複数の改質領域が互いに重なり合う、発光素子の製造方法。

【請求項2】

前記第２面は、前記サファイアのｃ面である、請求項１記載の発光素子の製造方法。

【請求項3】

前記第２照射ピッチは、５．０μｍ以上１２．０μｍ以下である、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。

【請求項4】

前記第１照射工程及び前記第２照射工程における前記レーザ光の出力は、１００ｍＷ以上３００ｍＷ以下である、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。

【請求項5】

前記第１照射工程において、前記レーザ光は、前記第１面から前記第２面に向かう深さ方向における複数の位置に照射される、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基板上に発光層となる化合物半導体を積層した発光素子を製造する方法において、基板にレーザ照射することによって、素子分離線を形成する方法が提案されている。発光素子の製造方法において、生産性の向上が求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５１１９４６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、生産性を向上できる発光素子の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、発光素子の製造方法は、第１面及び第２面を有する基板と、前記第２面に設けられた半導体構造と、を含むウェーハの前記基板にレーザ光を照射し、前記基板の内部に複数の改質領域を形成するレーザ光照射工程と、前記レーザ光照射工程の後に前記ウェーハを複数の発光素子に分離する分離工程と、を含む。前記レーザ光照射工程は、複数の第１線に沿って前記レーザ光を走査する第１照射工程を含む。前記複数の第１線は、前記第１面に平行な第１方向に延び、前記第１面に平行で前記第１方向と交差する第２方向に並ぶ。前記レーザ光照射工程は、前記第１照射工程後に、前記第２方向に延びる第２線に沿って前記レーザ光を走査する第２照射工程を含む。前記第１照射工程において、前記レーザ光は、前記第１方向に沿う複数の位置に照射され、前記第１方向に沿う前記複数の位置の第１照射ピッチは、２．５μｍ以下であり、前記複数の第１線の前記第２方向におけるピッチは、０．７ｍｍ以上である。

【発明の効果】

【0006】

本発明の一態様によれば、生産性を向上できる発光素子の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る発光素子の製造方法を例示するフローチャートである。

【図2】実施形態に係る発光素子の製造方法で用いられるウェーハを例示する模式図である。

【図3】実施形態に係る発光素子の製造方法で用いられるウェーハを例示する模式図である。

【図4】実施形態に係る発光素子の製造方法の一部を例示する模式図である。

【図5】実施形態に係る発光素子の製造方法の一部を例示する模式的平面図である。

【図6】実施形態に係る発光素子の製造方法の一部を例示する模式的平面図である。

【図7】実施形態に係る発光素子の製造方法の一部を例示する模式的平面図である。

【図8】実施形態に係る発光素子の製造方法の一部を例示する模式的平面図である。

【図9】発光素子の製造方法の一部を例示する模式的断面図である。

【図10】発光素子の製造方法に関する実験結果を例示するグラフ図である。

【図11】発光素子の製造方法に関する実験結果を例示する顕微鏡写真像である。

【図12】発光素子の製造方法に関する実験結果を例示する顕微鏡写真像である。

【図13】発光素子の製造方法に関する実験結果を例示する模式図である。

【図14】実施形態に係る発光素子の別の製造方法の一部を例示する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0009】

図１は、実施形態に係る発光素子の製造方法を例示するフローチャートである。
図２及び図３は、実施形態に係る発光素子の製造方法で用いられるウェーハを例示する模式図である。図２は、図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、図２の矢印ＡＲから見た平面図である。

【0010】

図１に示すように、実施形態に係る発光素子の製造方法は、レーザ光照射工程（ステップＳ１１０）及び分離工程（ステップＳ１２０）を含む。レーザ光照射工程は、第１照射工程（ステップＳ１１１）及び第２照射工程（ステップＳ１１２）を含む。分離工程は、第１分離工程（ステップＳ１２１）及び第２分離工程（ステップＳ１２２）を含む。

【0011】

レーザ照射工程においては、ウェーハにレーザ光を照射する。以下、ウェーハの例について説明する。

【0012】

図２及び図３に示すように、ウェーハ５０Ｗは、基板５０及び半導体構造５１を含む。基板５０は、第１面５０ａ及び第２面５０ｂを有する。第２面５０ｂは、第１面５０ａとは反対側の面である。半導体構造５１は、例えば、第２面５０ｂに設けられる。

【0013】

半導体構造５１は、例えば、ｎ形半導体層、活性層及びｐ形半導体層を含む。ｐ形半導体層と基板５０との間にｎ形半導体層が位置する。ｐ形半導体層とｎ形半導体層との間に活性層が位置する。半導体構造５１は、例えば、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ＜１）等の窒化物半導体を含む。活性層が発する光のピーク波長は、例えば、例えば、３６０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下である。

【0014】

第２面５０ｂから第１面５０ａに向かう方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。第１面５０ａ及び第２面５０ｂは、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。Ｚ軸方向は、基板５０の厚さ方向（例えば、深さ方向）に対応する。

【0015】

図３に示すように、半導体構造５１は、例えば、複数の領域５１ｒを含む。複数の領域５１ｒそれぞれが１つの発光素子に対応する。複数の領域５１ｒは、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に並ぶ。

【0016】

第１方向Ｄ１は、第１面５０ａに平行な１つの方向である。第２方向Ｄ２は、第１面５０ａに平行で、第１方向Ｄ１と交差する。第２方向Ｄ２は、例えば、第１方向Ｄ１に対して垂直である。この例では、第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に沿う。第２方向Ｄ２は、Ｙ軸方向に沿う。

【0017】

基板５０は、例えば、サファイアからなる。基板５０は、例えば、サファイア基板（例えば、ｃ面サファイア基板）である。基板５０において、第１面５０ａは、ｃ面に対して傾斜していても良い。基板５０がサファイア基板である場合、１つの例において、第１方向Ｄ１は、サファイア基板のｍ軸に沿う。このとき、第２方向Ｄ２は、サファイア基板のａ軸に沿う。

【0018】

基板５０は、オリエンテーションフラット５５を有する。この例では、オリエンテーションフラット５５の延びる方向は、ウェーハ５０Ｗの第１方向Ｄ１に沿っている。実施形態において、第１方向Ｄ１と、オリエンテーションフラット５５の延びる方向と、の関係は、任意である。第２方向Ｄ２と、オリエンテーションフラット５５の延びる方向と、の関係は、任意である。

【0019】

このようなウェーハ５０Ｗにレーザ光が照射される。ウェーハ５０Ｗが複数の領域５１ｒの境界に沿って分離される。複数の領域５１ｒから複数の発光素子が得られる。

【0020】

図４は、実施形態に係る発光素子の製造方法の一部を例示する模式図である。
図４は、レーザ光の照射を例示している。図４に示すように、ウェーハ５０Ｗの基板５０に、レーザ光６１が照射される。この例では、レーザ光６１は、第１面５０ａから基板５０に入射する。

【0021】

レーザ光６１は、パルス状に出射される。レーザ光源として、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、または、Ｎｄ：ＹＬＦレーザなどが用いられる。レーザ光６１の波長は、基板５０を透過する光の波長である。レーザ光６１は、例えば、８００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有するレーザ光である。

【0022】

レーザ光６１は、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向に沿って走査される。例えば、レーザ光６１と、基板５０と、の相対的な位置が、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向に沿って変更される。レーザ光６１の集光点のＺ軸方向に沿う位置（基板５０を基準にしたときの位置）が変更可能でも良い。

【0023】

例えば、基板５０の第１面５０ａに沿う１つの方向に沿って、レーザ光６１が、離散的に照射される。レーザ光６１が照射された複数の位置は、その１つの方向に沿って互いに離れている。レーザ光６１が照射された複数の位置は、１つのピッチ（レーザ照射ピッチＬｐ）で並ぶ。レーザ照射ピッチＬｐは、レーザ光６１のショット間ピッチに対応する。

【0024】

レーザ光６１の照射により、基板５０の内部に、複数の改質領域５３が形成される。レーザ光６１は基板５０の内部に集光される。基板５０の内部の特定の深さの位置において、レーザ光６１によるエネルギーが集中する。これにより、複数の改質領域５３が形成される。複数の改質領域５３を形成するときにおけるレーザ光６１の集光点のピッチは、レーザ照射ピッチＬｐに対応する。改質領域５３は、例えば、基板５０の内部において、レーザ照射により脆化した領域である。

【0025】

複数の改質領域５３から、例えば、亀裂が進展する。亀裂は、基板５０のＺ軸方向に伸展する。亀裂は、基板５０の分離の開始位置となる。例えば、後述する分離工程において、力（例えば、荷重、または衝撃など）が加わる。これにより、亀裂に基づいて、基板５０が分離される。

【0026】

このように、レーザ光照射工程（ステップＳ１１０）においては、基板５０にレーザ光６１を照射して、基板５０の内部に複数の改質領域５３を形成する。レーザ照射が、例えば、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿って行われる。

【0027】

そして、分離工程（ステップＳ１２０）においては、レーザ光照射工程の後に、ウェーハ５０Ｗを複数の発光素子に分離する。例えば、２つの方向に沿った分離を行うことで、ウェーハ５０Ｗが複数の発光素子に分離される。

【0028】

以下、レーザ光照射工程の例について説明する。
図５は、実施形態に係る発光素子の製造方法の一部を例示する模式的平面図である。
図５は、第１照射工程（ステップＳ１１１）を例示している。図５に示すように、第１照射工程においては、複数の第１線Ｌ１に沿ってレーザ光６１を走査する。

【0029】

複数の第１線Ｌ１は、第１方向Ｄ１に延び、第２方向Ｄ２に並ぶ。既に説明したように、第１方向Ｄ１は、第１面５０ａに平行である。第２方向Ｄ２は、第１面５０ａに平行で、第１方向Ｄ１と交差する。複数の第１線Ｌ１は、第１ピッチＰ１で並ぶ。第１ピッチＰ１は、第２方向Ｄ２において隣接する２つの第１線Ｌ１が第２方向Ｄ２に沿う距離である。実施形態において、第１ピッチＰ１は、例えば、０．７ｍｍ以上である。第１ピッチＰ１は、好ましくは０．７ｍｍ以上３ｍｍ以下、より好ましくは０．９ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

【0030】

複数の第１線Ｌ１は、例えば、第２方向Ｄ２に並ぶ複数の領域５１ｒ（図３参照）どうしの間の境界に沿う。

【0031】

図５に示すように、複数の第１線Ｌ１の１つに沿ったレーザ光６１の照射において、レーザ光６１は、複数の第１位置６１ａに照射される。複数の第１位置６１ａは、第１方向Ｄ１に沿って並ぶ。複数の第１位置６１ａのピッチは、第１照射ピッチＬｐ１に対応する。第１照射ピッチＬｐ１は、第１方向Ｄ１において隣接する２つの第１位置６１ａが第１方向Ｄ１に沿う。

【0032】

第１照射ピッチＬｐ１は、例えば、２．５μｍ以下、好ましくは２．０μｍ以下、より好ましくは１．５μｍ以下である。

【0033】

図６は、実施形態に係る発光素子の製造方法の一部を例示する模式的平面図である。
図６は、第２照射工程（ステップＳ１１２）を例示している。図６に示すように、第２照射工程においては、複数の第２線Ｌ２に沿ってレーザ光６１を走査する。

【0034】

複数の第２線Ｌ２は、第２方向Ｄ２に延びる。複数の第２線Ｌ２は、第１方向Ｄ１において、第２ピッチＰ２で並ぶ。第２ピッチＰ２は、第１方向Ｄ１において隣接する２つの第２線Ｌ２が第１方向Ｄ１に沿う距離である。

【0035】

複数の第２線Ｌ２は、例えば、第１方向Ｄ１に並ぶ複数の領域５１ｒ（図３参照）どうしの間の境界に沿う。

【0036】

第２照射工程における複数の第２線Ｌ２の１つに沿ったレーザ光６１の照射において、レーザ光６１は、複数の第２位置６１ｂに照射される。複数の第２位置６１ｂは、第２方向Ｄ２に沿って並ぶ。複数の第２位置６１ｂのピッチは、第２照射ピッチＬｐ２に対応する。第２照射ピッチＬｐ２は、第２方向Ｄ２において隣接する２つの第２位置６１ｂが第２方向Ｄ２に沿う。

【0037】

１つの例において、第１照射ピッチＬｐ１は、第２照射ピッチＬｐ２よりも小さい。

【0038】

１つの例において、第１ピッチＰ１（図５参照）は、第２ピッチＰ２（図６参照）よりも小さい。第１ピッチＰ１を第２ピッチＰ２よりも大きくしてもよいし、第１ピッチＰ１と第２ピッチＰ２とを同じにしてもよい。

【0039】

以下、分離工程の例について説明する。
図７は、実施形態に係る発光素子の製造方法の一部を例示する模式的平面図である。
図７は、第１分離工程を例示している。第１分離工程においては、複数の第１線Ｌ１に沿って、ウェーハ５０Ｗを複数のバー５２に分離する。例えば、ブレードを用いて、荷重を第１線Ｌ１に沿ってウェーハ５０Ｗに加えることにより、ウェーハ５０Ｗが、複数のバー５２に分離される。実施形態において、１つのバー５２は、複数の領域５１ｒが第１方向Ｄ１に並んだ状態である。

【0040】

図８は、実施形態に係る発光素子の製造方法の一部を例示する模式的平面図である。
図８は、第２分離工程を例示している。第２分離工程は、第１分離工程の後に行われる。第２分離工程は、第１分離工程の後に、複数の第２線Ｌ２に沿って、バー５２を複数の発光素子５１ｅに分離する。例えば、ブレードを用いて、荷重を第２方向Ｄ２に沿ってバー５２（ウェーハ５０Ｗ）に加えることにより、バー５２が、複数の発光素子５１ｅに分離される。

【0041】

上記の分離は、例えば、割断により実行される。

【0042】

既に説明したように、１つの例において、第１ピッチＰ１は、第２ピッチＰ２よりも小さい。上記の製造方法により得られる複数の発光素子５１ｅの１つにおいて、第１方向Ｄ１に沿う長さは、第２方向Ｄ２に沿う長さよりも長い。複数の発光素子５１ｅの１つは、長辺と短辺とを有する。長辺の長さが、第２ピッチＰ２に実質的に対応する。短辺の長さは、第１ピッチＰ１に対応する。

【0043】

上記のように、レーザ光照射工程では、第１照射工程（ステップＳ１１１）及び第２照射工程（ステップＳ１１２）が実施される。第１照射工程の後に第２照射工程が実施されるときに、所望でない状態でレーザ光６１が基板５０（ウェーハ５０Ｗ）に照射される場合があることが分かった。以下、この例について説明する。

【0044】

図９は、発光素子の製造方法の一部を例示する模式的断面図である。
図９は、第１照射工程の後に第２照射工程が実施されたときの、基板５０、及び、レーザ光６１の照射の状態を例示している。この例では、第１照射工程が適切な条件で行われていない。

【0045】

図９に示すように、第１照射工程において、第１線Ｌ１に沿ってレーザ光６１が照射される。これにより、基板５０の内部に、複数の改質領域５３ａが形成される。図９では、第２方向Ｄ２とＺ軸方向とを含む平面による断面が図示されている。このため、複数の改質領域５３ａの１つが図示されている。複数の改質領域５３ａは、第１方向Ｄ１に沿って並ぶ。

【0046】

レーザ光６１の照射の条件が適切な場合には、基板５０に複数の改質領域５３ａが形成され、基板５０にクラックＣＲが生じるが、基板５０の主面（例えば第１面５０ａ）は、連続しており、１つの平面である。つまり、レーザ光６１を照射することだけでは、基板５０はクラックＣＲを起点として分離されない。クラックＣＲは、複数の改質領域５３を起点として発生する。

【0047】

一方、レーザ光６１の照射の条件が不適切な場合には、基板５０に複数の改質領域５３ａが形成され、基板５０にクラックＣＲが生じる。クラックＣＲにより、第１線Ｌ１を境界として、基板５０の第１面５０ａが分離されてしまう。分離されて形成された２つの第１面５０ａは、連続していない。２つの第１面５０ａは、互いに傾斜する。このように、レーザ光６１の照射の条件が不適切な場合には、基板５０に意図しない「割れ」が生じてしまう。

【0048】

この意図しない「割れ」により、基板５０の第１面５０ａは、平坦ではなくなる。「割れ」により、第１面５０ａが傾斜する。この状態で、第２照射工程が実施されると、基板５０内において、レーザ光６１の集光点の深さ位置が、一定ではなくなる。このため、第２照射工程で形成される複数の改質領域５３ｂの深さ位置が一定ではなくなる。

【0049】

図９に示すように、例えば、クラックＣＲに近い領域では、改質領域５３ｂの位置は、深い。一方、クラックＣＲから遠い領域では、改質領域５３ｂの位置は、浅い。このため、第２照射工程に基づく分離（第２分離工程）が所望の状態で実施することが困難になる。例えば、不良が発生し易くなり、歩留まりが低下し易くなることで、生産性を十分に高めることが困難になる。クラックＣＲに近い領域では、レーザ光６１が集光される位置が半導体構造５１に近くなる。このため、レーザ光６１によるダメージが半導体構造５１に生じてしまう。

【0050】

このように、第１照射工程の条件が不適切であると、意図しない「割れ」が生じてしまい、その結果、第２照射工程を適切な条件で実施し難くなることが分かった。

【0051】

実施形態においては、第１照射工程の条件を適切にする。これにより、例えば、意図しない「割れ」が抑制できる。これにより、第２照射工程を適切な条件で実施できる。生産性を向上できる発光素子の製造方法を提供できる。

【0052】

以下、第１照射工程の条件に関しての実験結果について説明する。

【0053】

実験においては、基板５０として、厚さが２００μｍのサファイア基板を用いた。試料の平面形状は、辺の長さが１０．２ｍｍの正方形である。試料の中央部に、照射条件を変えたレーザ光６１を照射した。レーザ光６１を、サファイア基板のｍ軸に沿って照射した。レーザ光６１の照射の後に、試料の破断強度を測定した。破断強度の測定において、試料に加えられるヘッドの押し込み速度は、０．０５ｍｍ／ｓｅｃである。

【0054】

試料ＳＰ１１においては、レーザ光６１のパワーは、３．５μＪであり、レーザ照射ピッチＬｐは、１．５μｍである。試料ＳＰ１１において、レーザパルス幅は、５．０ｐｓである。
試料ＳＰ１２においては、レーザ光６１のパワーは、３．５μＪであり、レーザ照射ピッチＬｐは、２．０μｍである。試料ＳＰ１２において、レーザパルス幅は、５．０ｐｓである。
試料ＳＰ１３においては、レーザ光６１のパワーは、３．５μＪであり、レーザ照射ピッチＬｐは、２．５μｍである。試料ＳＰ１３において、レーザパルス幅は、５．０ｐｓである。
試料ＳＰ１４においては、レーザ光６１のパワーは、３．５μＪであり、レーザ照射ピッチＬｐは、３．０μｍである。試料ＳＰ１４において、レーザパルス幅は、５．０ｐｓである。
このように、試料ＳＰ１１〜ＳＰ１４において、レーザ光６１の照射条件のうち、パワー、レーザパルス幅は同じ値であり、レーザ照射ピッチの値が変更される。

【0055】

図１０は、発光素子の製造方法に関する実験結果を例示するグラフ図である。
図１０の縦軸は、破断強度Ｎ１（ニュートン：Ｎ）である。図１０には、上記の試料ＳＰ１１〜ＳＰ１４の破断強度Ｎ１が示されている。図１０で示される試料ＳＰ１１〜ＳＰ１４の破断強度Ｎ１は、それぞれの試料ＳＰ１１〜ＳＰ１４に対して３回測定を行い、それらの測定で得られた値の平均値である。試料ＳＰ１１における破断強度Ｎ１は、３．８Ｎであった。試料ＳＰ１２における破断強度Ｎ１は、２．３Ｎであった。試料ＳＰ１３における破断強度Ｎ１は、１．６Ｎであった。試料ＳＰ１４における破断強度Ｎ１は、０．６Ｎであった。

【0056】

図１０から分かるように、破断強度Ｎ１は、レーザ照射ピッチＬｐに強く依存する。レーザ照射ピッチＬｐが小さくすることで、高い破断強度Ｎ１が得られる。上記の実験においては、レーザ光６１は、サファイア基板のｍ軸に沿って照射される。例えば、レーザ光６１がサファイア基板のａ軸に沿って照射される場合においても、図１０と同様の結果が得られると考えられる。

【0057】

例えば、試料ＳＰ１４のように破断強度Ｎ１が比較的小さい場合、第１照射工程を実施した後の基板５０において、意図しない「割れ」が生じる。一方、破断強度Ｎ１が高い場合に、第１照射工程を実施した後の基板５０において、意図しない「割れ」の発生が抑制できる。

【0058】

レーザ照射ピッチＬｐを小さくすることで、高い破断強度Ｎ１が得られる。例えば、レーザ照射ピッチＬｐが１．５μｍ以下のときには、３．８Ｎよりも高い破断強度Ｎ１が得られる。第１照射工程を実施した後の基板５０において、意図しない「割れ」の発生がさらに抑制できる。
レーザ照射ピッチＬｐが所定値よりも広くした場合、形成される亀裂同士が繋がりにくくなり基板５０が割れにくい傾向であった。このため、本発明者らは、レーザ照射ピッチＬｐを狭くすることで基板５０が割れやすくなると考えていた。しかしながら、上述のとおり、実際には、レーザ照射ピッチＬｐを狭くすることで破断強度Ｎ１が上昇し、基板５０の意図しない「割れ」が抑制されることが分かった。意図しない「割れ」が抑制された理由としては、レーザ光６１の走査線上における基板５０の内部に複数の改質領域５３が密に形成され、それらが互いに重なり合うことで基板５０が割れにくくなったためであると考えられる。

【0059】

実施形態においては、第１照射工程におけるレーザ照射ピッチＬｐ（すなわち、第１照射ピッチＬｐ１）を小さくする。例えば、第１照射ピッチＬｐ１は、２．５μｍ以下である。これにより、高い破断強度Ｎ１が得られ、意図しない「割れ」が抑制できる。これにより、例えば、第２照射工程におけるレーザ光６１の照射の状態（集光点の深さ）が安定する。

【0060】

実施形態において、第１照射ピッチＬｐ１は、１．０μｍ以上である。これにより、例えば、レーザ光照射工程においてレーザ光による半導体構造５１へのダメージを抑制できる。また、レーザ光照射工程に要する時間が長くなることが抑制でき生産性を向上できる。

【0061】

実施形態において、例えば、第１照射ピッチＬｐ１は、第２照射ピッチＬｐ２よりも小さいことが好ましい。これにより、第１照射工程の後において意図しない「割れ」が抑制できる。

【0062】

例えば、第２照射ピッチＬｐ２は、５．０μｍ以上１２．０μｍ以下、好ましくは５．０μｍ以上７．０μｍ以下である。第２照射ピッチＬｐ２が５．０μｍ以上であることにより、例えば、基板の分離の際に、分離の起点となる線が直線的になり易くなる。第２照射ピッチＬｐ２が１２．０μｍ以下であることにより、例えば、改質領域５３からのクラックＣＲ同士が繋がりにくくなることを抑制でき、基板５０の分離が容易になる。

【0063】

既に説明したように、実施形態においては、第１ピッチＰ１（複数の第１線Ｌ１の第２方向Ｄ２におけるピッチ）は、０．７ｍｍ以上である。第１ピッチＰ１は、好ましくは０．７ｍｍ以上３ｍｍ以下、より好ましくは０．９ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。第１ピッチＰ１が０．７ｍｍ以上の場合、基板５０のうち改質領域５３が形成された部分に比較的大きい力が働き、意図しない「割れ」が生じやすい。これは、ウェーハ５０Ｗが応力による反りを有し、第１ピッチＰ１が大きくなると、隣り合う第１線Ｄ１間それぞれにおける反り量が比較的大きくなり、その反りに起因するものであると考えられる。その結果、第１照射工程を行った後、あるいは第１照射工程を行っている途中で、改質領域５３が形成された部分に意図しない「割れ」が生じやすい傾向にあると考えられる。本実施形態においては、第１照射ピッチＬｐ１を狭くしている。これにより、破断強度Ｎ１が大きくなり、第１ピッチＰ１が比較的大きい場合であっても意図しない「割れ」を抑制できる。

【0064】

上記のように、第１照射ピッチＬｐ１は、第２照射ピッチＬｐ２よりも小さいことが好ましい。このとき、１つの例においては、第１線Ｌ１（第１方向Ｄ１）はｍ軸に沿い、第２線Ｌ２（第２方向Ｄ２）はａ軸に沿う。別の例では、第１線Ｌ１（第１方向Ｄ１）はａ軸に沿い、第２線Ｌ２（第２方向Ｄ２）はｍ軸に沿う。さらに別の例では、第１線Ｌ１（第１方向Ｄ１）がａ軸に対して傾斜し、第２線Ｌ２（第２方向Ｄ２）もａ軸に対して傾斜しても良い。

【0065】

実施形態において、第１方向Ｄ１（第１線Ｌ１）がｍ軸に沿い、第２方向Ｄ２（第２線Ｌ２）がａ軸に沿うことが特に好ましい。これは、以下に説明するように、レーザ光６１の走査がｍ軸に沿って行われることにより、レーザ照射ピッチＬｐ（第１照射ピッチＬｐ１）を小さくしても、分離の起点となる線（後述）が直線的となり易いためである。

【0066】

以下、レーザ光６１がａ軸に沿って走査されるときの実験結果の例について説明する。

【0067】

図１１及び図１２は、発光素子の製造方法に関する実験結果を例示する顕微鏡写真像である。
これらの図には、試料ＳＰ２１、試料ＳＰ２２及び試料ＳＰ２３の顕微鏡写真像が示されている。これらの試料において、レーザ光６１のレーザ照射ピッチＬｐが互いに異なる。これらの試料においては、レーザ光６１は、Ｙ軸方向に沿って走査されている。この実験では、Ｙ軸方向は、サファイア基板のａ軸に沿う。Ｘ軸方向は、サファイア基板のｍ軸に沿う。

【0068】

試料ＳＰ２１におけるレーザ照射ピッチＬｐは、１２μｍである。試料ＳＰ２２におけるレーザ照射ピッチＬｐは、１０μｍである。試料ＳＰ２３におけるレーザ照射ピッチＬｐは、８μｍである。図１１において、写真のフォーカスは、改質領域５３の深さに位置する。図１２において、写真のフォーカスは、基板５０（サファイア基板）の表面（この例では、第１面５０ａ）に位置する。

【0069】

図１１から分かるように、レーザ照射ピッチＬｐが大きい試料ＳＰ２１においては、複数の改質領域５３を直線的に結ぶ線５３Ｌが観察される。この線５３Ｌは、クラックＣＲ（またはクラックＣＲの起源）に対応すると考えられる。レーザ照射ピッチＬｐが中程度の試料ＳＰ２２においても、複数の改質領域５３の一部において、改質領域５３を直線的に結ぶ線５３Ｌが観察される。しかし、この線５３Ｌは、試料ＳＰ２１と比べると、曲がっている。レーザ照射ピッチＬｐが小さい試料ＳＰ２３においては、複数の改質領域５３を直線的に結ぶ線５３Ｌが実質的に観察されない。試料ＳＰ２３においては、複数の改質領域５３の周り通過する曲線的な線５３Ｘが観察される。

【0070】

図１２から分かるように、サファイア基板の表面（第１面５０ａ）において、レーザ照射ピッチＬｐが大きい試料ＳＰ２１においては、第１方向Ｄ１に沿う明確な線５３Ｌが観察される。この線５３Ｌは、クラックＣＲ（またはクラックＣＲの起源）に対応すると考えられる。レーザ照射ピッチＬｐが中程度の試料ＳＰ２２においては、この線５３Ｌの直線性が低くなり、線５３Ｌの一部は、第１方向Ｄ１に対して傾斜する。レーザ照射ピッチＬｐが小さい試料ＳＰ２３においては、線５３Ｌは、さらに不明確となり、線５３Ｌの一部は、第１方向Ｄ１に対して大きく傾斜する。

【0071】

図１３は、発光素子の製造方法に関する実験結果を例示する模式図である。
図１３は、図１１及び図１２の顕微鏡写真から推定される基板５０中の線５３Ｌ及び線５３Ｘを模式的に示している。

【0072】

図１３に示すように、レーザ照射ピッチＬｐが大きい試料ＳＰ２１においては、サファイアの結晶の格子点５４を第２方向Ｄ２に沿って繋ぐ線５３Ｌが生じる。レーザ照射ピッチＬｐが小さい試料ＳＰ２３においては、上記の線５３Ｌの他に、サファイアの結晶の格子点５４を通り第２方向Ｄ２に対して傾斜した方向に延びる線５３Ｘが生じると考えられる。レーザ照射ピッチＬｐが中間の試料ＳＰ２２においては、試料ＳＰ２１と試料ＳＰ２３との中間の状態が生じると考えられる。

【0073】

このように、レーザ照射ピッチＬｐが大きい場合には、サファイアの結晶の格子点５４を第２方向Ｄ２に沿って繋ぐ線５３Ｌが形成される。これに対して、レーザ照射ピッチＬｐが小さい場合には、第２方向Ｄ２に対して傾斜した方向に延びる線５３Ｘが生じ易くなる。線５３Ｘは、蛇行した線状である。蛇行した線５３Ｘが生じると、例えば、基板５０を分離したときに、切断面が直線的ではなくなる場合もある。

【0074】

このように、ａ軸に沿ってレーザ光６１を照射する場合において、レーザ照射ピッチＬｐを小さくすると、蛇行した線５３Ｘが生じ易くなる。これは、六方晶に特有の現象であると考えられる。

【0075】

一方、ｍ軸に沿ってレーザ光６１を照射する場合には、レーザ照射ピッチＬｐを小さくした場合にも、蛇行した線５３Ｘは生じにくい。

【0076】

上記から、実施形態においては、レーザ照射ピッチＬｐが小さい第１照射工程においては、ａ軸ではなくｍ軸に沿ってレーザ光６１が走査されることが好ましい。このとき、第２照射工程においては、ａ軸に沿ってレーザ光６１が走査されることが好ましい。これにより、レーザ照射ピッチＬｐを小さくして、意図しない「割れ」を抑制できる。さらに、蛇行した線５３Ｘの発生を抑制できる。その結果、生産性をより向上できる発光素子の製造方法が提供できる。

【0077】

実施形態において、第１照射工程及び第２照射工程におけるレーザ光６１の出力は、１００ｍＷ以上３００ｍＷ以下、好ましくは１００ｍＷ以上１５０ｍＷ以下であることが好ましい。出力が３００ｍＷよりも高いと、例えば、半導体構造５１（例えば、発光素子５１ｅ）にダメージが生じる場合がある。出力が１００ｍＷよりも低いと、例えば、改質領域５３が形成し難くなる、または、改質領域５３からの亀裂が伸展し難くなる。このため、基板５０の分離が困難になる。出力が１００ｍＷ以上３００ｍＷ以下のときに、例えば、半導体構造５１へのダメージを抑制しつつ、容易な分離が可能になる。

【0078】

図１４は、実施形態に係る発光素子の別の製造方法の一部を例示する模式図である。
図１４は、レーザ光６１の照射を例示している。この例では、レーザ光６１の集光点は、基板５０の複数の深さ位置にある。例えば、レーザ光６１が複数回走査されて基板５０に照射される。例えば、複数回の走査において、レーザ光６１の集光点の深さ位置が変更される。これにより、例えば、複数の改質領域５３の群と、複数の改質領域５３Ａの群と、が形成される。複数の改質領域５３のＺ軸方向における位置は、複数の改質領域５３ＡのＺ軸方向の位置とは異なる。

【0079】

このように、第１照射工程において、レーザ光６１は、第１面５０ａから第２面５０ｂに向かう深さ方向（Ｚ軸方向）における複数の位置に照射されても良い。これにより、例えば、蛇行した線５３Ｘの発生をより安定して抑制できる。

【0080】

実施形態によれば、生産性を向上できる発光素子の製造方法を提供できる。

【0081】

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

【0082】

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、発光素子の製造方法で用いられるウェーハ、基板、半導体構造、発光素子及びレーザなどのそれぞれの具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

【0083】

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

【0084】

その他、本発明の実施の形態として上述した発光素子の製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての発光素子の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

【0085】

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0086】

５０…基板、 ５０Ｗ…ウェーハ、 ５０ａ…第１面、 ５０ｂ…第２面、 ５１…半導体構造、 ５１ｅ…発光素子、 ５１ｒ…領域、 ５２…バー、 ５３、５３Ａ…改質領域、 ５３Ｌ、５３Ｘ…線、 ５３ａ、５３ｂ…改質領域、 ５４…格子点、 ５５…オリエンテーションフラット、 ６１…レーザ光、 ６１ａ、６１ｂ…第１、第２位置、 ＡＲ…矢印、 ＣＲ…クラック、 Ｄ１、Ｄ２…第１、第２方向、 Ｌ１、Ｌ２…第１、第２線、 Ｌｐ…レーザ照射ピッチ、 Ｌｐ１、Ｌｐ２…第１、第２照射ピッチ、 Ｎ１…破断強度、 Ｐ１、Ｐ２…第１、第２ピッチ、 ＳＰ１１〜ＳＰ１４、ＳＰ２１〜ＳＰ２３…試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】