特開 2022-128560 半導体チップの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022128560

(43)【公開日】2022-09-02

(54)【発明の名称】半導体チップの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20220826BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20220826BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20220826BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20220826BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

H01L29/78 652T

H01L29/78 658F

H01L29/78 658K

H01L29/78 658Z

H01L21/78 Q

B23K26/53

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021026896

(22)【出願日】2021-02-23

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大原 淳士

(72)【発明者】

【氏名】原 一都

【テーマコード（参考）】

4E168

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168CB07

4E168FB00

4E168JA13

5F063AA44

5F063BA43

5F063CC49

5F063DD27

(57)【要約】

【課題】生産性の向上を図ることができる半導体チップの製造方法を提供する。
【解決手段】ＧａＮウェハ１を用いた加工ウェハ１０を構成することと、半導体素子の一面側素子構成部分１１を形成することと、加工ウェハの他面１０ｂ側からレーザ光Ｌを照射することにより、加工ウェハ１０の内部に面方向に沿った変質層１５を形成することと、変質層１５を境界として加工ウェハ１０を分割することにより、チップ構成ウェハ３０とリサイクルウェハ４０とに分割することと、チップ構成ウェハ３０から半導体チップＳ１を取り出すことと、リサイクルウェハ４０を再びＧａＮウェハとして利用することと、を行う。変質層１５を形成することでは、加工ウェハ１０の他面１０ｂ側に、加工ウェハ１０と反対側の表面２１０ａが平坦となり、屈折率が１．８以上であって、ＧａＮの屈折率以下の材料で構成される緩衝材２１０を配置した状態でレーザ光Ｌを照射する。
【選択図】図１Ｅ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体素子が形成された半導体チップの製造方法であって、
窒化ガリウムで構成され、一面（１ａ）および前記一面と反対側の他面（１ｂ）を有し、前記一面側がガリウム面とされていると共に前記他面側が窒素面とされている窒化ガリウムウェハ（１）を用意することと、
前記窒化ガリウムウェハの前記一面上にエピタキシャル膜（３）を形成することにより、前記エピタキシャル膜側の面を一面（１０ａ）とすると共に前記窒化ガリウムウェハ側の面を他面（１０ｂ）とし、前記一面側に複数のチップ形成領域（ＲＡ）を有する加工ウェハ（１０）を構成することと、
前記複数のチップ形成領域に対し、前記半導体素子の一面側素子構成部分（１１）を形成することと、
前記加工ウェハの他面側から当該加工ウェハの内部にレーザ光（Ｌ）を照射することにより、前記加工ウェハの内部に、前記加工ウェハの面方向に沿った変質層（１５）を形成することと、
前記変質層を境界として前記加工ウェハを分割することにより、前記加工ウェハを、前記加工ウェハの一面側のチップ構成ウェハ（３０）と、前記加工ウェハの他面側のリサイクルウェハ（４０）とに分割することと、
前記チップ構成ウェハから半導体チップ（Ｓ１）を取り出すことと、
前記リサイクルウェハを再び前記窒化ガリウムウェハとして利用することと、を行い、
前記変質層を形成することでは、前記加工ウェハの他面側に、前記加工ウェハと反対側の表面（２１０ａ、２３０ａ、２４０ａ）が平坦となり、屈折率が１．８以上であって、前記窒化ガリウムの屈折率以下の材料で構成される緩衝材（２１０、２３０、２４０）を配置した状態で前記レーザ光を照射する半導体チップの製造方法。

【請求項2】

前記変質層を形成することでは、前記緩衝材として、所定の屈折率を有する添加粒子が分散された溶液（２１０）に前記加工ウェハを浸漬させた状態で前記レーザ光を照射する請求項１に記載の半導体チップの製造方法。

【請求項3】

前記変質層を形成することでは、集光レンズ（２００）を介して前記レーザ光を照射すると共に、前記集光レンズを前記溶液内または前記溶液と外気との界面に配置する請求項２に記載の半導体チップの製造方法。

【請求項4】

前記変質層を形成することでは、前記緩衝材として、所定の屈折率を有する添加粒子を分散させたレジスト（２３０）を前記加工ウェハの他面に配置した状態で前記レーザ光を照射する請求項１に記載の半導体チップの製造方法。

【請求項5】

前記変質層を形成することでは、前記緩衝材として、所定の屈折率を有する添加粒子を分散させたシート（２４０）を前記加工ウェハの他面に配置した状態で前記レーザ光を照射する請求項１に記載の半導体チップの製造方法。

【請求項6】

前記緩衝材は、前記窒化ガリウムよりも透過率が高くされている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体チップの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、窒化ガリウム（以下では、単にＧａＮともいう）を含んで構成される半導体チップの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、半導体ウェハにエピタキシャル膜を形成して加工ウェハを形成し、当該加工ウェハに半導体素子を形成した後にチップ単位に分割することで半導体チップを製造する製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この製造方法では、加工ウェハのうちのエピタキシャル膜側の面を一面とし、加工ウェハのうちの半導体ウェハ側の面を他面とすると、まず、加工ウェハの一面側に拡散層や表面電極等の半導体素子の一面側の部分を構成する一面側素子構成部分を形成する。次に、加工ウェハの他面側を研削して所定の厚さまで薄くし、加工ウェハの他面側に、裏面電極等の半導体素子の他面側の部分を構成する他面側素子構成部分を形成する。その後、加工ウェハをチップ単位に分割する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２０７９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、本発明者らは、バンドギャップが広く、電子の飽和速度が大きい等の利点を有するＧａＮを含んで構成される半導体チップについて検討している。そして、このような半導体チップを上記製造方法を利用して製造する場合、以下のようになる。

【0005】

すなわち、半導体ウェハとしてＧａＮウェハを用意し、ＧａＮウェハ上にＧａＮで構成されるエピタキシャル膜を成長させて加工ウェハを構成する。そして、加工ウェハに一面側素子構成部分を形成した後、加工ウェハの他面から研削する。その後、他面側素子部分を形成し、加工ウェハをチップ単位に分割する。

【0006】

しかしながら、この製造方法では、加工ウェハを他面から研削する。つまり、ＧａＮウェハを研削する。このため、半導体チップを製造する毎にＧａＮウェハを用意する必要があり、生産性が低くなる可能性がある。

【0007】

本発明は上記点に鑑み、生産性の向上を図ることができる半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するための請求項１では、半導体素子が形成された半導体チップの製造方法であって、ＧａＮで構成され、一面（１ａ）および一面と反対側の他面（１ｂ）を有し、一面側がガリウム面とされていると共に他面側が窒素面とされているＧａＮウェハ（１）を用意することと、ＧａＮウェハの一面上にエピタキシャル膜（３）を形成することにより、エピタキシャル膜側の面を一面（１０ａ）とすると共にＧａＮウェハ側の面を他面（１０ｂ）とし、一面側に複数のチップ形成領域（ＲＡ）を有する加工ウェハ（１０）を構成することと、複数のチップ形成領域に対し、半導体素子の一面側素子構成部分（１１）を形成することと、加工ウェハの他面側から当該加工ウェハの内部にレーザ光（Ｌ）を照射することにより、加工ウェハの内部に、加工ウェハの面方向に沿った変質層（１５）を形成することと、変質層を境界として加工ウェハを分割することにより、加工ウェハを、加工ウェハの一面側のチップ構成ウェハ（３０）と、加工ウェハの他面側のリサイクルウェハ（４０）とに分割することと、チップ構成ウェハから半導体チップ（Ｓ１）を取り出すことと、リサイクルウェハを再びＧａＮウェハとして利用することと、を行う。そして、変質層を形成することでは、加工ウェハの他面側に、加工ウェハと反対側の表面（２１０ａ、２３０ａ、２４０ａ）が平坦となり、屈折率が１．８以上であって、ＧａＮの屈折率以下の材料で構成される緩衝材（２１０、２３０、２４０）を配置した状態でレーザ光を照射する。

【0009】

これによれば、リサイクルウェハを再びＧａＮウェハとして利用する。このため、半導体チップを製造する度にＧａＮウェハを新たに用意する必要がなく、ＧａＮウェハを有効利用できる。したがって、半導体チップの生産性の向上を図ることができる。また、レーザ光を照射して加工ウェハに変質層を形成する際、緩衝材を介してレーザ光を加工ウェハに照射する。このため、レーザ光が乱反射することを抑制でき、加工ウェハの内部に好適に変質層を形成することができる。したがって、さらに半導体チップの生産性の向上を図ることができる。

【0010】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】第１実施形態における半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図1B】図１Ａに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図1C】図１Ｂに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図1D】図１Ｃに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図1E】図１Ｄに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図1F】図１Ｅに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図1G】図１Ｆに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図1H】図１Ｇに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図1I】図１Ｈに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図1J】図１Ｉに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図1K】図１Ｊに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図2】溶液の屈折率と反射率との関係を示す図である。

【図3】第２実施形態における半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図4】第３実施形態における半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【図5】他の実施形態における半導体チップの製造工程を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0013】

（第１実施形態）
第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、ＧａＮを用いて構成された半導体チップＳ１の製造方法について説明する。

【0014】

まず、図１Ａに示されるように、一面１ａおよび他面１ｂを有し、バルクウェハ状とされているＧａＮウェハ１を用意する。例えば、ＧａＮウェハ１は、シリコン、酸素、ゲルマニウム等がドーパントされ、不純物濃度が５×１０^１７～５×１０^１９ｃｍ^－３とされたものが用いられる。ＧａＮウェハ１の厚みについては任意であるが、例えば４００μｍ程度のものを用意している。なお、本実施形態のＧａＮウェハ１は、一面１ａがガリウム面とされ、他面１ｂが窒素面とされている。また、このＧａＮウェハ１は、下記半導体チップＳ１の製造工程を行った後では、後述する図１Ｋのリサイクルウェハ４０を再利用することで用意される。

【0015】

次に、図１Ｂに示されるように、ＧａＮウェハ１の一面１ａ上に、１０～１００μｍ程度のＧａＮで構成されるエピタキシャル膜３を形成することにより、複数のチップ形成領域ＲＡを有する加工ウェハ１０を用意する。本実施形態では、エピタキシャル膜３は、ｎ^＋型エピタキシャル層３ａと、ｎ^－型エピタキシャル層３ｂとがＧａＮウェハ１側から順に成膜されて構成される。例えば、ｎ^＋型エピタキシャル層３ａは、シリコン、酸素、ゲルマニウム等がドーパントされ、不純物濃度が５×１０^１７～５×１０^１９ｃｍ^－３程度とされる。ｎ^－型エピタキシャル層３ｂは、シリコン等がドーパントされ、不純物濃度が１×１０^１７～４×１０^１７ｃｍ^－３程度とされる。

【0016】

なお、ｎ^－型エピタキシャル層３ｂは、後述する拡散層１２等の一面側素子構成部分１１が形成される部分であり、例えば、厚さが８～１０μｍ程度とされる。ｎ^＋型エピタキシャル層３ａは、後述する半導体チップＳ１の厚さを確保するための部分であり、例えば、厚さが４０～１００μｍ程度とされる。また、ｎ^＋型エピタキシャル層３ａとｎ^－型エピタキシャル層３ｂとの厚みの大小については任意であるが、ここでは半導体チップＳ１の厚みを確保できるようにｎ^＋型エピタキシャル層３ａをｎ^－型エピタキシャル層３ｂよりも厚くしてある。

【0017】

以下では、加工ウェハ１０のうちのエピタキシャル膜３側の面を加工ウェハ１０の一面１０ａとし、加工ウェハ１０のうちのＧａＮウェハ１側の面を加工ウェハ１０の他面１０ｂとする。また、上記のように、ＧａＮウェハ１の一面１ａがガリウム面とされていると共に他面１ｂが窒素面とされているため、加工ウェハ１０は、一面１０ａがガリウム面となると共に他面１０ｂが窒素面となる。そして、各チップ形成領域ＲＡは、加工ウェハ１０の一面１０ａ側に構成される。

【0018】

ここで、この工程では、エピタキシャル膜３を成長させる場合等のプロセス温度が１０００℃程度になる。このため、各エピタキシャル膜３を成膜する際、加工ウェハ１０は、当該加工ウェハ１０から窒素がガス化して抜け易くなる。具体的には、窒素は、化学的に活性化し易い窒素面から抜け易くなる。したがって、本実施形態では、加工ウェハ１０の他面１０ｂが窒素面とされているため、他面１ｂから窒素が抜け易くなる。そして、加工ウェハ１０の他面１０ｂでは、窒素が抜け出ることによって微細な凹凸Ｕが形成された状態となる。

【0019】

次に、図１Ｃに示されるように、一般的な半導体製造プロセスのうちの一面１０ａ側に対するプロセスである表面側プロセスを行う。具体的には、表面側プロセスとして、イオン注入、蒸着、ウェットプロセス等を適宜行い、各チップ形成領域ＲＡに、拡散層１２やゲート電極１３、図示しない表面電極や配線パターンやパッシベーション膜等の半導体素子における一面側素子構成部分１１を形成する工程を行う。なお、ここでの半導体素子は、種々の構成のものが採用され、例えば、縦型ＭＯＳトランジスタ等のパワーデバイスや、発光ダイオード等の光半導体素子、半導体レーザ等が採用される。その後、必要に応じ、加工ウェハ１０の一面１０ａ側に、レジスト等で構成される表面保護膜を形成する。

【0020】

ここで、この工程では、ウェットプロセスによる薬液と加工ウェハ１０とが反応する可能性がある。この場合、化学的に活性し易い窒素面が薬液と反応し易いため、加工ウェハ１０の他面１０ｂは、さらに微細な凹凸Ｕが形成された状態となる。

【0021】

続いて、図１Ｄに示されるように、加工ウェハ１０の一面１０ａ側に保持部材２０を配置する。保持部材２０は、例えば、支持台２１と粘着剤２２とを有するダイシングテープ等が用いられる。支持台２１は、製造工程中に反り難い材料で構成され、例えば、ガラス、シリコン基板、セラミックス等で構成される。粘着剤２２は、粘着力を変化させることができる材料で構成され、例えば、温度や光によって粘着力が変化するものが用いられる。この場合、粘着剤２２は、例えば、紫外線硬化樹脂、ワックス、両面テープ等で構成される。但し、粘着剤２２は、後述する図１Ｇの他面側素子構成部分６０を形成する際にも粘着力を維持する材料で構成される。

【0022】

次に、図１Ｅに示されるように、加工ウェハ１０の他面１０ｂからレーザ光Ｌを照射し、加工ウェハ１０の一面１０ａから所定深さＤとなる位置に、加工ウェハ１０の面方向に沿った変質層１５を形成する。

【0023】

具体的には、図示しない、レーザ光Ｌを発振するレーザ光源、レーザ光の光軸、すなわち光路の向きを変えるように配置されたダイクロイックミラー、加工ウェハ１０が配置される変位可能なステージ等を有すると共に、レーザ光を集光するための集光レンズ２００を備えたレーザ装置を用意する。そして、変質層１５を形成する際には、レーザ光Ｌの集光点が加工ウェハ１０の面方向に沿って相対的に走査されるように、ステージ等の位置を調整しつつ、集光レンズ２００を介してレーザ光Ｌを照射する。これにより、加工ウェハ１０には、面方向に沿った変質層１５が形成される。より詳しくは、レーザ光Ｌを照射することにより、窒素がガスとして蒸発すると共にガリウムが析出された変質層１５が形成される。

【0024】

ここで、上記のように、加工ウェハ１０の他面１０ｂには、微細な凹凸Ｕが形成されている。このため、そのままレーザ光Ｌを加工ウェハ１０の他面１０ｂ側から照射すると、レーザ光Ｌが加工ウェハ１０の他面１０ｂで乱反射し、好適に変質層１５を形成できない可能性がある。

【0025】

このため、本実施形態では、加工ウェハ１０の他面１０ｂ側に、加工ウェハ１０と反対側の表面が平坦となり、屈折率が１．８以上であって、ＧａＮの屈折率以下の材料で構成される緩衝材を配置した状態でレーザ光Ｌを照射する。なお、ＧａＮの屈折率は、約２．３８である。

【0026】

本実施形態では、高屈折率材料を水系、または油系の溶媒に分散させて屈折率を１．８～２．３８とした溶液２１０を容器２２０内に用意する。なお、高屈折材料は、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＳｅ等のナノ粒子が用いられる。また、本実施形態では、このナノ粒子が添加粒子に相当し、この溶液２１０が緩衝材に相当し、溶液２１０の液面２１０ａが緩衝材の表面に相当する。

【0027】

そして、加工ウェハ１０の他面１０ｂが溶液２１０の液面２１０ａと対向するように、加工ウェハ１０を溶液２１０内に浸漬させる。その後、この状態で加工ウェハ１０をステージに配置し、加工ウェハ１０の他面１０ｂ側からレーザ光Ｌを照射する。これにより、溶液２１０の液面２１０ａは平坦であるため、まず、レーザ光Ｌが溶液２１０と外気との界面での乱反射することが抑制される。

【0028】

また、溶液２１０と加工ウェハ１０の他面１０ｂとの境界の反射率は、反射率をＲとし、溶液２１０の屈折率をＮ０とし、ＧａＮの屈折率をＮ１とすると、下記数式１で示される。

【0029】

【数1】

【0030】

そして、反射率Ｒと溶液２１０の屈折率Ｎ０との関係は、図２のように示される。この場合、現状では、反射率Ｒが０．０２以下である場合には、一般的に、表面に微小な凹凸Ｕが形成されていないと認識される。言い換えると、反射率Ｒが０．０２以下である場合には、加工ウェハ１０の他面１０ｂが白濁していないと認識される。そして、本実施形態の溶液２１０の屈折率は、１．８～２．３８とされている。このため、溶液２１０と加工ウェハ１０の他面１０ｂとの反射率Ｒが０．０２以下となる。これにより、本実施形態では、レーザ光Ｌが加工ウェハ１０と溶液２１０との界面で乱反射することも抑制される。したがって、本実施形態では、加工ウェハ１０に好適に変質層１５を形成することができる。

【0031】

また、上記のように構成される溶液２１０は、ＧａＮ以上の透過率を有するように構成されることが好ましい。これにより、溶液２１０内でレーザ光Ｌが吸収されることを抑制でき、加工ウェハ１０の内部に、さらに好適に変質層１５を形成することができる。

【0032】

なお、本実施形態では、集光レンズ２００が溶液２１０の外（すなわち、外気中）に配置された状態でレーザ光Ｌを照射する。また、特に限定されるものではないが、本実施形態では、変質層１５を形成する際のレーザ光Ｌは、赤外線から可視光線の波長領域を有するものであって、対象となるウェハの透過率（すなわち、ＧａＮの透過率）を考慮して設定されたものが用いられる。そして、本実施形態では、このようなレーザ光Ｌの加工点出力やパルス幅等を適宜調整して変質層１５を形成する。

【0033】

また、変質層１５を形成する際の所定深さＤは、半導体チップＳ１のハンドリングのし易さや耐圧等に応じて設定され、１０～２００μｍ程度とされる。この場合、変質層１５は、エピタキシャル膜３の厚さに応じて形成される場所が変更され、エピタキシャル膜３の内部、エピタキシャル膜３とＧａＮウェハ１との境界、またはＧａＮウェハ１の内部のいずれかに形成される。なお、図１Ｅ中では、エピタキシャル膜３とＧａＮウェハ１との境界に変質層１５を形成する例を示している。

【0034】

但し、後述するように、加工ウェハ１０におけるＧａＮウェハ１の少なくとも一部は、リサイクルウェハ４０として再利用される。このため、変質層１５は、エピタキシャル膜３の内部、またはエピタキシャル膜３とＧａＮウェハ１との境界に形成されることが好ましい。また、変質層１５がＧａＮウェハ１の内部に形成される場合には、変質層１５は、ＧａＮウェハ１の一面１ａ側に形成されることが好ましい。そして、変質層１５がエピタキシャル膜３の内部に形成される場合には、変質層１５は、半導体素子を構成するｎ^－型エピタキシャル層３ｂではなく、ｎ^＋型エピタキシャル層３ａの内部に形成されることが好ましい。

【0035】

以下では、加工ウェハ１０のうちの変質層１５より一面１０ａ側の部分をチップ構成ウェハ３０とし、加工ウェハ１０のうちの変質層１５より他面１０ｂ側の部分をリサイクルウェハ４０として説明する。

【0036】

次に、特に図示しないが、変質層１５を形成した加工ウェハ１０を溶液２１０から取り出し、洗浄する。これにより、後述する図１Ｋの工程を行って再びＧａＮウェハ１を利用する際、異物が付着した状態で図１Ｂ以降の工程が行われることを抑制できる。

【0037】

続いて、図１Ｆに示されるように、加工ウェハ１０の他面１０ｂ側に補助部材５０を配置する。補助部材５０は、図１Ｆでは簡略化して示しているが、例えば、基材と、粘着力を変化させることのできる粘着剤とで構成される。この場合、補助部材５０における基材は、例えば、ガラス、シリコン基板、セラミックス等で構成され、補助部材５０における粘着剤は、例えば、紫外線硬化樹脂、ワックス、両面テープ等で構成される。そして、支持台２１および補助部材５０を把持して加工ウェハ１０の厚さ方向に引張力等を印加し、変質層１５を境界（すなわち分岐の起点）としてチップ構成ウェハ３０とリサイクルウェハ４０とに分割する。

【0038】

なお、以下では、チップ構成ウェハ３０のうちの一面側素子構成部分１１が形成されている側の面を一面３０ａとし、チップ構成ウェハ３０のうちの分割された面側を他面３０ｂとし、リサイクルウェハ４０のうちの分割された面側を一面４０ａとして説明する。また、図１Ｆ以降の各図では、チップ構成ウェハ３０の他面３０ｂおよびリサイクルウェハ４０の一面４０ａに残存する変質層１５等を適宜省略して示している。

【0039】

その後、図１Ｇに示されるように、残りの半導体製造プロセスとして、チップ構成ウェハ３０の他面３０ｂに、裏面電極を構成する金属膜６１等の半導体素子における他面側素子構成部分６０を形成する裏面側プロセスを行う。

【0040】

なお、この他面側素子構成部分６０を形成する工程の前に、必要に応じて、ＣＭＰ（chemical mechanical polishingの略)法等でチップ構成ウェハ３０の他面３０ｂを平坦化する工程を行うようにしてもよい。図１Ｇは、チップ構成ウェハ３０の他面３０ｂを平坦化した場合の図を示している。また、他面側素子構成部分６０を形成する工程を行った後、必要に応じて、金属膜６１とチップ構成ウェハ３０の他面３０ｂとをオーミック接触とするためのレーザアニールなどの加熱処理を行うようにしてもよい。

【0041】

続いて、図１Ｈに示されるように、チップ構成ウェハ３０のうちの他面３０ｂ側、つまり金属膜６１側に保持部材５１を配置する。保持部材５１は、例えば、基材５２と粘着剤５３とを有するダイシングテープ等が用いられる。なお、粘着剤５３は、粘着力を変化させることができる材料で構成され、例えば、温度や光によって粘着力が変化するものが用いられる。

【0042】

その後、図１Ｉに示されるように、チップ構成ウェハ３０のうちの一面３０ａ側に貼り付けてある支持台２１を剥離する。ここでは、支持台２１をチップ構成ウェハ３０に貼り付けている粘着剤２２の接着力を低下させる処理、例えば、粘着剤２２をＵＶ樹脂接着材で構成している場合にはＵＶ照射を行う。

【0043】

続いて、図１Ｊに示されるように、ダイシングソー、またはレーザダイシングなどにより、チップ構成ウェハ３０をチップ単位に個片化することで、各半導体チップＳ１を構成する。この際、チップ構成ウェハ３０をチップ単位に分割しつつも、保持部材５１については切断されること無く繋がったままの状態となるように、ダイシング深さを調整することが好ましい。

【0044】

半導体チップＳ１に関するこの後の工程については図示しないが、保持部材５１をエキスパンドし、ダイシングカットした部分にて各半導体チップＳ１の間隔を広げる。その後、加熱処理や光を照射する等して粘着剤５３の粘着力を弱まらせ、半導体チップＳ１をピックアップする。これにより、半導体チップＳ１が製造される。

【0045】

また、図１Ｋに示されるように、図１Ｆで構成されたリサイクルウェハ４０には、一面４０ａに対して研磨装置７０等を用いたＣＭＰ法を行うことにより、当該一面４０ａを平坦化する。そして、平坦化したリサイクルウェハ４０をＧａＮウェハ１とし、再び上記図１Ａ以降の工程を行う。これにより、ＧａＮウェハ１は、半導体チップＳ１を構成するのに複数回利用されることができる。

【0046】

以上説明した本実施形態によれば、リサイクルウェハ４０を再びＧａＮウェハ１として利用する。このため、半導体チップＳ１を製造する度にＧａＮウェハ１を新たに用意する必要がなく、ＧａＮウェハ１を有効利用できる。したがって、半導体チップＳ１の生産性の向上を図ることができる。

【0047】

また、本実施形態では、レーザ光Ｌを照射して加工ウェハ１０に変質層１５を形成する際、溶液２１０を介してレーザ光Ｌを加工ウェハ１０に照射している。このため、変質層１５を形成する際、溶液２１０の液面２１０ａが平坦となるため、溶液２１０と外気との界面でレーザ光Ｌが乱反射することを抑制できる。そして、溶液２１０は、屈折率が１．８以上であって、ＧａＮの屈折率以下とされている。このため、加工ウェハ１０の他面１０ｂと溶液２１０との界面でレーザ光Ｌが乱反射することも抑制できる。したがって、加工ウェハ１０の内部に好適に変質層１５を形成することができ、さらに半導体チップＳ１の生産性の向上を図ることができる。

【0048】

（１）本実施形態では、溶液２１０の透過率がＧａＮよりも高くされることにより、溶液２１０内でレーザ光Ｌが吸収されることを抑制できる。このため、加工ウェハ１０の内部に、さらに好適に変質層１５を形成することができる。

【0049】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、緩衝材の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0050】

本実施形態では、図１Ｅの工程にてレーザ光Ｌを照射する際には、図３に示されるように、加工ウェハ１０の他面１０ｂに、緩衝材としてのレジスト２３０を配置してレーザ光Ｌを照射する。なお、レジスト２３０は、ＴｉＯ_２等の高屈折材料を分散させた液状のレジスト材料を硬化することで構成されている。また、レジスト２３０は、加工ウェハ１０と反対側の表面２３０ａが平坦となり、屈折率が１．８以上であって、ＧａＮの屈折率以下の材料で構成されている。

【0051】

そして、レーザ光Ｌを照射して変質層１５を形成した後は、リムーバ液での剥離処理や、アッシング等の剥離処理を行い、レジスト２３０を除去して加工ウェハ１０を洗浄する。

【0052】

以上説明した本実施形態によれば、緩衝材としてのレジスト２３０を介してレーザ光Ｌを照射するため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0053】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、緩衝材の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0054】

本実施形態では、図１Ｅの工程にてレーザ光Ｌを照射する際には、図４に示されるように、加工ウェハ１０の他面１０ｂに、緩衝材としてのシート２４０を貼り付けた状態でレーザ光Ｌを照射する。なお、シート２４０は、ＴｉＯ_２等の高屈折材料を分散させて製造したポリマー系のシートで構成される。また、シート２４０は、加工ウェハ１０と反対側の表面２４０ａが平坦となり、屈折率が１．８以上であって、ＧａＮの屈折率以下の材料で構成される。シート２４０は、加工ウェハ１０の他面１０ｂに押圧されることで加工ウェハ１０の他面１０ｂに密着させられる。

【0055】

そして、レーザ光Ｌを照射して変質層１５を形成した後は、シート２４０を剥がして加工ウェハ１０を洗浄する。

【0056】

以上説明した本実施形態によれば、緩衝材としてのシート２４０を介してレーザ光Ｌを照射するため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0057】

（他の実施形態）
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【0058】

例えば、上記各実施形態において、エピタキシャル膜３は、ｎ^－型エピタキシャル層３ｂのみで構成されていてもよい。

【0059】

また、上記各実施形態において、図１Ｇの工程では、チップ構成ウェハ３０の他面３０ｂを研磨せずに金属膜６１を形成するようにしてもよい。例えば、半導体素子として光半導体素子等を形成する場合には、半導体チップＳ１の他面側に凹凸構造を形成することにより、他面側から効果的に光を取り出すことが可能となる。そして、加工ウェハ１０をチップ構成ウェハ３０とリサイクルウェハ４０とに分割した直後においては、チップ構成ウェハ３０の他面３０ｂは、変質層１５が残存した状態となっており、微小な凹凸が形成された状態となっている。このため、光半導体素子を形成する場合には、チップ構成ウェハ３０の他面３０ｂを研磨せず、変質層１５の凹凸を利用するようにしてもよい。

【0060】

さらに、上記各実施形態において、図１Ｂのエピタキシャル膜３を形成する工程では、ＧａＮウェハ１の他面１ｂ側にもエピタキシャル膜が形成されるようにしてもよい。これによれば、例えば、変質層１５をＧａＮウェハ１内に形成する場合においても、リサイクルウェハ４０として所定以上の厚さを残し易くなり、再利用できる回数の増加を図ることができる。なお、このような構成とする場合においても、加工ウェハ１０の他面１０ｂには微小な凹凸Ｕが形成されるため、上記のように緩衝材を介してレーザ光を照射することにより、好適に変質層１５を形成することができる。

【0061】

また、上記第１実施形態では、図５に示されるように、集光レンズ２００を溶液２１０と外気との界面に配置するようにしてもよい。これによれば、集光レンズ２００で集光されたレーザ光Ｌがそのまま溶液２１０内に出射されるため、集光されたレーザ光Ｌが溶液２１０と外気との界面による影響を受けなくなる。したがって、加工ウェハ１０の内部に、さらに好適に変質層１５を形成することができる。なお、図５では、集光レンズ２００を溶液２１０と外気との界面に配置する例を示しているが、集光レンズ２００は、溶液２１０内に配置されていてもよい。

【符号の説明】

【0062】

１ａ 一面
１ｂ 他面
１ ＧａＮウェハ
３ エピタキシャル膜
１０ 加工ウェハ
１０ａ 一面
１０ｂ 他面
１１ 一面側素子構成部分
１５ 変質層
３０ チップ構成ウェハ
４０ リサイクルウェハ
２１０ａ 液面
２１０ 溶液
Ｌ レーザ光
Ｓ１ 半導体チップ

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図1G】

【図1H】

【図1I】

【図1J】

【図1K】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】