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(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】P2024106950
(43)【公開日】2024-08-08
(54)【発明の名称】半導体素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/301 20060101AFI20240801BHJP
B23K 26/53 20140101ALI20240801BHJP
【ＦＩ】
H01L21/78 B
B23K26/53
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023134747
(22)【出願日】2023-08-22
(31)【優先権主張番号】P 2023011277
(32)【優先日】2023-01-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【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
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【弁理士】
【氏名又は名称】小崎 純一
(74)【代理人】
【氏名又は名称】内田 敬人
(72)【発明者】
【氏名】山本 稔
(72)【発明者】
【氏名】井上 直人
(72)【発明者】
【氏名】茨木 幹之
(72)【発明者】
【氏名】爲本 広昭
【テーマコード（参考）】
4E168
5F063
【Ｆターム（参考）】
4E168AE01
4E168DA02
4E168DA03
4E168DA24
4E168DA27
4E168DA46
4E168DA47
4E168JA13
5F063AA04
5F063BA47
5F063DD27
5F063DD32
(57)【要約】
【課題】半導体素子を所望の形状とすることができる半導体素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】半導体素子の製造方法は、第１面と前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面側に配置された半導体構造体と、を有するウェーハに、前記第２面側からレーザ光を照射する。前記レーザ光は、前記第２面に平行な第１方向に沿って照射され、前記サファイア基板の内部に集光され、前記第１方向に沿って改質部を形成する。前記ウェーハは、前記改質部を形成した後に分割され、複数の半導体素子に個片化される。前記レーザ光は、前記サファイア基板の厚さの半分よりも前記第２面側に集光される。前記サファイア基板は、（１０－１４）面または（１０－１１）面に沿う複数の結晶面を含み、前記レーザ光の強度分布は、前記第１面内において、前記レーザ光の強度分布の中心から前記第１方向と交差する第２方向に偏った強度ピークを有する。
【選択図】図５Ａ
【解決手段】半導体素子の製造方法は、第１面と前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面側に配置された半導体構造体と、を有するウェーハに、前記第２面側からレーザ光を照射する。前記レーザ光は、前記第２面に平行な第１方向に沿って照射され、前記サファイア基板の内部に集光され、前記第１方向に沿って改質部を形成する。前記ウェーハは、前記改質部を形成した後に分割され、複数の半導体素子に個片化される。前記レーザ光は、前記サファイア基板の厚さの半分よりも前記第２面側に集光される。前記サファイア基板は、（１０－１４）面または（１０－１１）面に沿う複数の結晶面を含み、前記レーザ光の強度分布は、前記第１面内において、前記レーザ光の強度分布の中心から前記第１方向と交差する第２方向に偏った強度ピークを有する。
【選択図】図５Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１面と前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面側に配置された半導体構造体と、を有するウェーハにおいて、前記第２面側からレーザ光を前記第２面に平行な第１方向に沿って照射し、前記サファイア基板の内部にレーザ光を集光することで、前記第１方向に沿って前記サファイア基板の内部に改質部を形成する工程と、
前記改質部を形成する工程の後に、前記ウェーハを分割し、複数の半導体素子に個片化する工程と、
を備え、
前記改質部を形成する工程において、前記サファイア基板の厚さの半分よりも前記第２面側に前記レーザ光を集光し、
前記サファイア基板は、（１０－１４）面または（１０－１１）面に沿う複数の結晶面を含む結晶構造を有し、
前記レーザ光の強度分布は、前記サファイア基板の前記第１面内において、前記レーザ光の強度分布の中心から前記第１方向と交差する第２方向に偏った強度ピークを有し、
前記第２方向は、平面視において、前記複数の結晶面のうち前記第１方向に対して最も平行に近い結晶面に沿った第３面と前記第１面とが交差する第１交線上の任意の第１点から、前記第３面と前記第２面とが交差する第２交線上の任意の第２点に向かう方向である、半導体素子の製造方法。
前記改質部を形成する工程の後に、前記ウェーハを分割し、複数の半導体素子に個片化する工程と、
を備え、
前記改質部を形成する工程において、前記サファイア基板の厚さの半分よりも前記第２面側に前記レーザ光を集光し、
前記サファイア基板は、（１０－１４）面または（１０－１１）面に沿う複数の結晶面を含む結晶構造を有し、
前記レーザ光の強度分布は、前記サファイア基板の前記第１面内において、前記レーザ光の強度分布の中心から前記第１方向と交差する第２方向に偏った強度ピークを有し、
前記第２方向は、平面視において、前記複数の結晶面のうち前記第１方向に対して最も平行に近い結晶面に沿った第３面と前記第１面とが交差する第１交線上の任意の第１点から、前記第３面と前記第２面とが交差する第２交線上の任意の第２点に向かう方向である、半導体素子の製造方法。
【請求項2】
前記レーザ光の強度分布は、前記レーザ光に付与するコマ収差により調整される請求項１記載の半導体素子の製造方法。
【請求項3】
前記コマ収差は、前記レーザ光を集光するレンズの光軸に対する角度により制御される請求項２記載の半導体素子の製造方法。
【請求項4】
前記第２方向は、前記第１方向に直交する請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項5】
前記第２方向は、前記第１交線に直交する請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項6】
前記第１方向は、前記サファイア基板のａ軸に平行な方向である請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項7】
前記第１方向は、前記サファイア基板のａ軸に対して４５°傾いた方向である請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体素子は、基板上に半導体層を形成したウェーハをダイシングすることによって得られる。特許文献１には、ウェーハをダイシングする方法として、基板内部にレーザ光を集光させて改質領域を形成し、この改質領域から伸展する亀裂によりウェーハを複数の半導体チップに分割する方法が開示されている。しかしながら、ウェーハの結晶構造に起因し、意図しない方向に亀裂が進展し、半導体チップを所望の形状とすることが難しいことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－１８５０５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、半導体素子を所望の形状とすることができる半導体素子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】
【0005】
本発明の一態様によれば、半導体素子の製造方法は、第１面と前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面側に配置された半導体構造体と、を有するウェーハに、前記第２面側からレーザ光を照射する。前記レーザ光は、前記サファイア基板の前記第２面に平行な第１方向に沿って照射され、前記サファイア基板の内部に集光されることで、前記第１方向に沿って前記サファイア基板の内部に改質部を形成する。前記ウェーハは、前記改質部を形成した後に分割され、複数の半導体素子に個片化される。前記改質部を形成する工程において、前記レーザ光は、前記サファイア基板の厚さの半分よりも前記第２面側に集光される。前記サファイア基板は、（１０－１４）面または（１０－１１）面に沿う複数の結晶面を含む結晶構造を有し、前記レーザ光の強度分布は、前記サファイア基板の前記第１面内において、前記レーザ光の強度分布の中心から前記第１方向と交差する第２方向に偏った強度ピークを有する。前記第２方向は、平面視において、前記複数の結晶面のうち前記第１方向に対して最も平行に近い結晶面に沿った第３面と前記第１面とが交差する第１交線上の任意の第１点から、前記第３面と前記第２面とが交差する第２交線上の任意の第２点に向かう方向である。
【発明の効果】
【0006】
本発明の半導体素子の製造方法によれば、半導体素子を所望の形状とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態に係るウェーハの模式平面図である。
【図2】実施形態に係るウェーハの模式断面図である。
【図3A】実施形態に係る半導体素子の製造方法におけるレーザ照射工程を説明するための模式断面図である。
【図3B】実施形態に係る半導体素子の製造方法におけるレーザ照射工程を説明するための模式平面図である。
【図4A】第１実施形態に係る製造方法を説明するための模式断面図である。
【図4B】第１実施形態に係るウェーハの結晶構造を模式的に示す斜視図である。
【図5A】第１実施形態に係る製造方法を説明するための模式断面図である。
【図5B】第１実施形態に係る製造方法を説明するための模式平面図である。
【図5C】第１実施形態に係る製造方法を説明するための模式図である。
【図6A】第１実施形態に係るウェーハの結晶構造を示す模式図である。
【図6B】第１実施形態に係る製造方法を説明するための模式平面図である。
【図7A】第１実施形態に係る製造方法を説明するための模式平面図である。
【図7B】第１実施形態に係るウェーハの結晶構造を示す模式図である。
【図8】第１実施形態に係る製造方法におけるレーザ照射特性を示すグラフである。
【図9A】第２実施形態に係る製造方法を説明するための模式図である。
【図9B】第２実施形態に係るウェーハの結晶構造を示す模式図である。
【図10】第２実施形態に係る製造方法におけるレーザ照射特性を示すグラフである。
【図11A】第３実施形態に係る製造方法を説明するための模式図である。
【図11B】第３実施形態に係るウェーハの結晶構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。
【0009】
【0010】
ウェーハＷは、サファイア基板１０と半導体構造体２０とを有する。サファイア基板１０は、第１面１１と、第１面１１とは反対側の第２面１２とを有する。半導体構造体２０は、サファイア基板１０の第１面１１上に配置される。
【0011】
サファイア基板１０は、六方晶系の結晶構造を有し、第１面１１は、例えば、Ｃ面である。なお、第１面１１は、半導体構造体２０をエピタキシャル成長させる時の各半導体層の結晶性を向上させるために、Ｃ面に対して傾斜させた面であっても良い。
【0012】
半導体構造体２０は、例えば、組成式ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ＜１）で表される窒化物半導体を含む。半導体構造体２０は、例えば、発光ダイオードまたはトランジスタである。
【0013】
ウェーハＷは、ダイシングストリートＤＳに沿って分割することで、複数の半導体素子に個片化される。平面視において、ウェーハＷには、例えば、ダイシングストリートＤＳが格子状に位置している。ダイシングストリートＤＳは、例えば、サファイア基板１０のａ軸方向およびｍ軸方向に延びる。半導体素子は、それぞれ、半導体構造体２０を含むように個片化される。
【0014】
実施形態に係る半導体素子の製造方法では、サファイア基板１０と半導体構造体２０とを有するウェーハＷにレーザ光を照射し、サファイア基板１０の内部に改質部ＭＰ（図３Ａ参照）を形成する。レーザ光は、サファイア基板１０の第２面１２側から照射され、ダイシングストリートＤＳに沿って走査される。レーザ光は、サファイア基板１０の内部に集光され、集光位置に改質部ＭＰを形成する。
【0015】
図１に示すａ軸方向およびｍ軸方向のうち、一方の方向に延びるダイシングストリートＤＳに沿ってレーザ光が走査され、この後、他方の方向に延びるダイシングストリートＤＳに沿ってレーザ光が走査される。
【0016】
レーザ光源は、例えば、パルス駆動され、レーザ光は、パルス駆動の状態で走査される。レーザ光のパルス幅は、例えば、１００ｆｓｅｃ～１０００ｐｓｅｃである。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レーザなどを用いてよい。レーザ光のピーク波長は、例えば、５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下である。サファイア基板１０は、上記レーザ光のピーク波長に対して高い透過性を有するが、レーザ光の一部はサファイア基板１０により吸収される。
【0017】
【0018】
図３Ａおよび図３Ｂにおいて、レーザ光の走査方向の１つは第１方向Ｄ１である。第１方向Ｄ１は、サファイア基板１０の第２面１２に平行な方向である。図１中に示すａ軸に沿ってレーザ光を走査する場合、第１方向Ｄ１はａ軸に平行である、また、図１中に示すｍ軸に沿ってレーザ光を走査する場合には、第１方向Ｄ１は、ｍ軸に平行である。第１方向Ｄ１に交差する走査方向を第２方向Ｄ２とする。例えば、第２方向Ｄ２は第１方向Ｄ１に直交する。例えば、第１方向Ｄ１をａ軸に平行として、第２方向Ｄ２を、ｍ軸に平行とすることができる。
【0019】
例えば、サファイア基板１０の第２面１２側からサファイア基板１０の内部にレーザ光を照射する。レーザ光は、サファイア基板１０の内部の所定の深さの位置において集光され、その位置にレーザ光のエネルギーが集中する。これにより、サファイア基板１０内のレーザ光の集光位置に改質部ＭＰが形成される。改質部ＭＰは、サファイア基板１０のレーザ光が照射されない他の部分よりも脆化された領域である。レーザ光の出力は、例えば、０．１μＪ以上２０．０μＪ以下が好ましく、１．０μＪ以上１５．０μＪ以下がより好ましく、２．０μＪ以上１０．０μＪ以下がさらに好ましい。
【0020】
図３Ａに示すように、改質部ＭＰは、サファイア基板１０の第２面１２に近い位置に形成されることが好ましい。改質部ＭＰは、例えば、サファイア基板１０のｃ軸に平行な方向（以下、ｃ軸方向）の厚さの半分よりも第２面１２側にレーザ光を集光することにより形成される。言い換えれば、ｃ軸方向において、改質部ＭＰと第２面１２との間の距離は、改質部ＭＰと第１面１１との間の距離よりも短い。これにより、第１面１１上に配置された半導体構造体２０に対するレーザ照射の影響を低減できる。
【0021】
サファイア基板１０中に改質部ＭＰが形成されることにより、改質部ＭＰの周りに歪が発生する。この歪は、改質部ＭＰから亀裂ｃｒが延びることにより解放される。亀裂ｃｒは、例えば、改質部ＭＰからサファイア基板１０の第１面１１および第２面１２に向かう方向に延び、サファイア基板１０を分割する際の起点となる。
【0022】
図３Ｂに示すように、ダイシングストリートＤＳ内において、レーザ光の照射位置を第１方向Ｄ１に沿って移動させる。第１方向Ｄ１は、ダイシングストリートＤＳの２つの延在方向のうちの１つである。パルス駆動の光源から出射されるレーザ光により、第１方向Ｄ１に並ぶ複数の改質部ＭＰがサファイア基板１０内に形成される。複数の改質部ＭＰは、例えば、第１方向Ｄ１に沿って形成される。複数の改質部ＭＰは、第１方向Ｄ１において、例えば、相互に離間していてもよいし、隣り合う改質部ＭＰが接していてもよいし、重なり合っていてもよい。例えば、複数の改質部ＭＰを重なり合うように形成することで、第１方向Ｄ１に延びる連続したライン状の改質部ＭＰを形成してもよい。
【0023】
【0024】
図４Ａに示すように、サファイア基板１０は、その結晶構造に起因する結晶面ＣＳを有する。結晶面ＣＳは、サファイア基板１０の結晶構造において、改質部ＭＰからの亀裂ｃｒが延びる方向に他の結晶面よりも大きく影響する結晶面である。改質部ＭＰから延びる亀裂ｃｒは、結晶面ＣＳに影響され、結晶面ＣＳに沿った方向に延びる傾向があり、サファイア基板１０は、結晶面ＣＳに沿った方向に割れ易い。
【0025】
サファイア基板１０と半導体構造体２０とを有するウェーハＷを複数の半導体素子に個片化する場合、サファイア基板１０は、ｃ軸およびダイシングストリートＤＳの延在方向を含む平面において分割されることが好ましい。半導体素子のサファイア基板１０の形状は、例えば、サファイア基板１０の各側面が第１面１１または第２面１２に対して直交する立方体に近い形状であることが好ましい。サファイア基板１０がｃ軸に対して傾いた結晶面ＣＳに沿って割れると、個片化された半導体素子のサファイア基板１０の側面が第１面１１または第２面１２に対して傾斜し、サファイア基板１０の形状を所望の形状とすることが困難である。このため、亀裂ｃｒが改質部ＭＰからｃ軸方向に延びるようにレーザ光を照射することが望ましい。
【0026】
図４Ｂには、サファイア基板の（１０－１４）面および（１０－１１）面を示している。以下、（１０－１４）面およびその等価面をＲ面として説明し、（１０－１１）面およびその等価面をＳ面として説明する。
【0027】
ｃ軸に垂直な結晶面（以下、Ｃ面）を主面とするサファイア基板１０は、例えば、Ｒ面、Ｓ面およびその複合面に沿って割れ易い特性を有する。したがって、改質部ＭＰからＲ面もしくはＳ面に沿う方向に亀裂ｃｒが延びないように、レーザ光を照射することが好ましい。
【0028】
図５Ａは、第１実施形態に係るレーザ照射方法を説明するための模式断面図である。
図５Ｂは、第１実施形態に係るレーザ照射方法を説明するための模式平面図である。
図５Ｃは、第１実施形態に係るレーザ照射方法を説明するための模式図である。
図５Ｂは、第１実施形態に係るレーザ照射方法を説明するための模式平面図である。
図５Ｃは、第１実施形態に係るレーザ照射方法を説明するための模式図である。
【0029】
図５Ａ中には、サファイア基板１０に照射されるレーザ光の光線Ｌｒを模式的に示している。レーザ光がサファイア基板１０中に集光されることで、改質部ＭＰが形成される。第２面１２側から照射されたレーザ光は、サファイア基板１０中を伝播し、第１面１１に到達する。
【0030】
図５Ｂは、サファイア基板１０の第２面１２側から照射されるレーザ光の第１面１１内における強度分布ＬＩを示している。強度分布ＬＩでは、内側の線に沿った強度が外側の線に沿った強度よりも高い。すなわち、強度分布ＬＩは、内側に外側よりも高い１つの強度ピークがあることを示している。
【0031】
レーザ光の強度ピークは、図５Ｂに示す強度分布ＬＩのように、レーザ光の強度分布の中心から偏った状態で照射される。強度ピークを偏らせる方向は、例えば、結晶面ＣＳがｃ軸に対して傾斜する方向である。この例では、強度ピークを偏らせる方向は、第２方向Ｄ２とは反対方向であるが、実施形態は、これに限定される訳ではない。
【0032】
図５Ｃに示すように、集光レンズＦＬの中心軸Ｏａがレーザ光の入射側の光線Ｌｒ１に対して傾くように、集光レンズＦＬを配置する。このため、集光レンズＦＬを通過した交線Ｌｒ２は、１点に集光される訳ではなく、所謂コマ収差を有するように集光される。結果として、サファイア基板１０の第１面１１内におけるレーザ光の強度ピークが偏った状態となる。強度ピークを偏らせる方向および程度は、集光レンズＦＬの中心軸Ｏａの傾きにより制御される。なお、実施形態のレーザ光の制御方法は、図示した集光レンズＦＬに限定される訳ではなく、コマ収差を発生させる制御方法であればよい。例えば、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）を用いて、レーザ光を制御することができる。
【0033】
図６Ａは、サファイア基板１０の結晶面ＣＳを示す模式図である。
図６Ｂは、第１実施形態に係る製造方法を説明するための模式平面図である。図６Ｂは、平面視における第１交線ＩＬ１および第２交線ＩＬ２を示している。
図６Ｂは、第１実施形態に係る製造方法を説明するための模式平面図である。図６Ｂは、平面視における第１交線ＩＬ１および第２交線ＩＬ２を示している。
【0034】
図６Ａに示すように、サファイア基板１０の結晶面ＣＳは、第１面１１および第２面１２と交差する。サファイア基板１０の複数の結晶面ＣＳのうち第１方向Ｄ１に対して最も平行に近い結晶面ＣＳに沿った面を第３面１３とする。あるいは、サファイア基板１０の複数の結晶面ＣＳのうち第１方向Ｄ１と交差する角度が最小となる結晶面ＣＳに沿った面を第３面１３とする。以下、１つの第３面１３と第１面１１とが交差する交線を第１交線ＩＬ１とし、１つの第３面１３と第２面１２とが交差する交線を第２交線ＩＬ２として説明する。
【0035】
例えば、Ｃ面を主面とするサファイア基板１０の個片化工程において、サファイア基板１０が斜めに割れる主要因となる結晶面ＣＳは、Ｓ面またはＲ面である。以下、結晶面ＣＳをＳ面として説明する。
【0036】
図６Ｂには、第３面１３の第１交線ＩＬ１および第２交線ＩＬ２を示している。第１方向Ｄ１に沿ってレーザ光を走査する場合、レーザ光の第１面１１内における強度ピークをレーザ光の強度分布の中心からＥＤ方向に偏らせる。ここで、ＥＤ方向は、平面視において、第１交線ＩＬ１上の任意の第１点Ｐ１から第２交線ＩＬ２上の任意の第２点Ｐ２に向かう方向である。
【0037】
図６Ｂに示すように、ＥＤ方向は、第１方向Ｄ１と交差する。ＥＤ方向は、例えば、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２の反対方向であってもよいが、これに限定される訳ではない。ＥＤ方向は、例えば、改質部ＭＰ（図５Ａ参照）からの亀裂ｃｒが結晶面ＣＳに沿って延び難くなるように選択されることが望ましい。
【0038】
【0039】
図７Ａに示すように、第１方向Ｄ１は、ａ軸に平行な方向（以下、ａ軸方向）であり、第２方向Ｄ２は、ｍ軸に平行な方向（以下、ｍ軸方向）である。レーザ光は、例えば、第１方向Ｄ１に走査された後、第２方向Ｄ２に走査される。第１面１１内においてＥＤ方向に偏った強度ピークを有する強度分布であるレーザ光を、第１方向Ｄ１に走査する。例えば、レーザ光に、第１面１１内における強度ピークがＥＤ方向に偏るようにコマ収差を与えることでレーザ光の強度分布を制御できる。
【0040】
図７Ｂには、サファイア基板１０の主な結晶面を示している。サファイア基板１０をｃ軸方向に見た時、３つの等価なＳ面がある。以下、ａ軸に平行なＳ面を、第１Ｓ面ｓ１とし、ａ軸と交差する２つのＳ面を、それぞれ、第２Ｓ面ｓ２および第３Ｓ面ｓ３として説明する。
【0041】
サファイア基板１０を、例えば、ａ軸およびｃ軸を含む平面において分割する場合には、レーザ光を第１方向Ｄ１に走査し、ａ軸方向に並ぶ改質部ＭＰ（図３Ｂ参照）を形成する。その後、サファイア基板１０に応力を加え、ａ軸およびｃ軸を含む平面に沿って分割する。この際、半導体素子のサファイア基板１０が斜めに割れる主要因となる結晶面は、３つのＳ面のうち第１方向Ｄ１と交差する角度が最小となる、あるいは第１方向Ｄ１に対して最も平行に近い第１Ｓ面ｓ１である。以下、第１Ｓ面ｓ１に沿った結晶面を第３面１３として説明する。
【0042】
レーザ光を第１方向Ｄ１に走査する場合、レーザ光の強度ピークを偏らせるＥＤ方向は、サファイア基板１０の第１面１１と第３面１３とが交差する第１交線ＩＬ１上の任意の第１点から、第２面１２と第３面１３とが交差する第２交線ＩＬ２上の第２点に向かう方向である（図６Ｂ参照）。サファイア基板１０は、ｍ軸に対して線対称の結晶構造を有するため、ＥＤ方向は、ｍ軸に沿った方向であることが好ましい。すなわち、ＥＤ方向は、例えば、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２の反対方向である。
【0043】
サファイア基板１０を、ｍ軸およびｃ軸を含む平面において分割する場合には、レーザ光を第２方向Ｄ２に走査し、ｍ軸方向に並ぶ改質部ＭＰ（図３Ｂ参照）を形成する。この場合、半導体素子の欠けの要因となる結晶面は、３つのＳ面のうちｍ軸と交差する角度が最小となる、あるいは第１方向Ｄ１に対して最も平行に近い第２Ｓ面ｓ２および第３Ｓ面ｓ３である。すなわち、サファイア基板１０がｍ軸に対して線対称の結晶構造を有するため、２つの結晶面の影響を受けることになる。このため、レーザ光の強度ピークをｍ軸方向と交差する方向に偏らせると、第２Ｓ面ｓ２および第３Ｓ面ｓ３のいずれか一方に沿って亀裂ｃｒが伸び易くなるので、レーザ光の強度ピークをｍ軸方向と交差する方向に偏らせないことが好ましい。例えば、レーザ光をｍ軸方向に走査する場合には、ｍ軸方向と交差する方向にコマ収差を与えずにレーザ光を集光することが好ましい。
【0044】
図８は、第１実施形態に係る製造方法におけるコマ収差と斜め割れ量（μｍ）との関係を示すグラフである。縦軸は、ｃ軸に対する斜め割れ量（μｍ）であり、横軸は、コマ収差の量である。ここで、斜め割れ量は、上面において、改質部ＭＰと、改質部ＭＰから斜め方向に延びる亀裂ｃｒが第１面１１に達した箇所との間の距離である。
【0045】
図８に示すように、レーザ光の強度ピークを偏らせる方向であるＥＤ方向にコマ収差を大きくすると、斜め割れ量の絶対値は小さくなる。すなわち、コマ収差をＥＤ方向に大きくすることにより、サファイア基板１０の斜め割れを抑制できることが分かる。
【0046】
（第２実施形態）
図９Ａは、第２実施形態に係る製造方法を説明するための模式平面図である。図９Ｂは、図９Ａに対応するサファイア基板１０の結晶構造を示す模式図である。なお、図９Ａは、サファイア基板１０の第２面１２を表している。
図９Ａは、第２実施形態に係る製造方法を説明するための模式平面図である。図９Ｂは、図９Ａに対応するサファイア基板１０の結晶構造を示す模式図である。なお、図９Ａは、サファイア基板１０の第２面１２を表している。
【0047】
図９Ａに示すように、この例では、第１方向Ｄ１は、ａ軸に対して４５°傾斜した方向であり、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に直交する。レーザ光は、例えば、第１方向Ｄ１に走査された後、第２方向Ｄ２に走査される。第１方向Ｄ１に沿ってレーザ光を走査する場合、レーザ光は、第１面１１内における強度ピークがレーザ光の強度分布の中心からＥＤ１方向に偏った状態で照射される。第２方向Ｄ２に沿ってレーザ光を走査する場合、レーザ光は、第１面１１内における強度ピークがレーザ光の強度分布の中心からＥＤ２方向に偏った状態で照射される。
【0048】
第１面１１内においてＥＤ１方向に偏った強度ピークを有する強度分布であるレーザ光を、第１方向Ｄ１に走査する。例えば、レーザ光には、第１面１１内における強度ピークが第１方向Ｄ１に直交するＥＤ１方向に偏るようにコマ収差が与えられる。
【0049】
図９Ｂに示すように、半導体素子の欠けの要因となる結晶面は、３つのＳ面のうち第１方向Ｄ１と交差する角度が最小となる、あるいは第１方向Ｄ１に対して最も平行に近い第２Ｓ面ｓ２である。以下、本実施形態において、第２Ｓ面ｓ２に沿った結晶面を第３ａ面１３ａとして説明する。この場合、レーザ光の強度ピークを偏らせるＥＤ１方向は、サファイア基板１０の第１面１１と第３ａ面１３ａとが交差する第１交線ＩＬ１上の任意の第１点から、第２面１２と第３ａ面１３ａとが交差する第２交線ＩＬ２上の第２点に向かう方向である（図６Ｂ参照）。この例では、ＥＤ１方向は、第１方向Ｄ１に直交する方向であり、第２方向Ｄ２と同じ方向である。
【0050】
サファイア基板１０を、例えば、第２方向Ｄ２およびｃ軸を含む平面において分割する場合、レーザ光を第２方向Ｄ２に走査し、第２方向Ｄ２に並ぶ改質部ＭＰ（図３Ｂ参照）を形成する。この場合、半導体素子のサファイア基板１０が斜めに割れる主要因となる結晶面は、図９Ｂに示す３つのＳ面のうち第２方向Ｄ２と交差する角度が最小となる、あるいは第２方向Ｄ２に対して最も平行に近い第３Ｓ面ｓ３である。以下、本実施形態において、第３Ｓ面ｓ３に沿った結晶面を第３ｂ面１３ｂとして説明する。
【0051】
レーザ光の強度ピークを偏らせるＥＤ２方向は、サファイア基板１０の第１面１１と第３ｂ面１３ｂとが交差する第１交線ＩＬ１上の任意の第１点から、第２面１２と第３ｂ面１３ｂとが交差する第２交線ＩＬ２上の第２点に向かう方向である（図６Ｂ参照）。この例でも、ＥＤ２方向は、第２方向Ｄ２に直交する方向であり、第１方向Ｄ１と同じ方向である。
【0052】
図１０は、第２実施形態に係る製造方法におけるコマ収差と斜め割れ量（μｍ）との関係を示すグラフである。縦軸は、ｃ軸に対する斜め割れ量（μｍ）であり、横軸は、コマ収差の量である。ここで、斜め割れ量は、上面において、改質部ＭＰと、改質部ＭＰから斜め方向に延びる亀裂ｃｒが第１面１１に達した箇所との間の距離である。
【0053】
図１０に示すように、レーザ光の強度ピークを偏らせる方向であるＥＤ１方向にコマ収差を大きくすると、斜め割れ量は小さくなる。例えば、コマ収差を０の位置からＥＤ１方向に大きくすると、斜め割れ量は、プラスからマイナスに変化する。すなわち、斜め割れ量を０μｍにできる最適なコマ収差があることを示している。
【0054】
（第３実施形態）
図１１Ａは、第３実施形態に係る製造方法を説明するための模式平面図である。図１１Ｂは、図１１Ａに対応するサファイア基板１０の結晶構造を示す模式図である。なお、図１１Ａは、サファイア基板１０の第２面１２を表している。第３実施形態において、ＥＤ３方向が第１方向Ｄ１に対して傾斜し、ＥＤ４方向が第２方向Ｄ２に対して傾斜している点が、上記の第２実施形態と主に異なる。
図１１Ａは、第３実施形態に係る製造方法を説明するための模式平面図である。図１１Ｂは、図１１Ａに対応するサファイア基板１０の結晶構造を示す模式図である。なお、図１１Ａは、サファイア基板１０の第２面１２を表している。第３実施形態において、ＥＤ３方向が第１方向Ｄ１に対して傾斜し、ＥＤ４方向が第２方向Ｄ２に対して傾斜している点が、上記の第２実施形態と主に異なる。
【0055】
図１１Ａに示すように、この例では、第１方向Ｄ１は、ａ軸に対して４５°傾斜した方向であり、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に直交する。レーザ光は、例えば、第１方向Ｄ１に走査された後、第２方向Ｄ２に走査される。第１方向Ｄ１に沿ってレーザ光を走査する場合、レーザ光は、第１面１１内における強度ピークがレーザ光の強度分布の中心からＥＤ３方向に偏った状態で照射される。第２方向Ｄ２に沿ってレーザ光を走査する場合、レーザ光は、第１面１１内における強度ピークがレーザ光の強度分布の中心からＥＤ４方向に偏った状態で照射される。
【0056】
第１面１１内においてＥＤ３方向に偏った強度ピークを有する強度分布であるレーザ光を、第１方向Ｄ１に走査する。例えば、レーザ光には、第１面１１内における強度ピークが第１方向Ｄ１に対して傾斜するＥＤ３方向に偏るようにコマ収差が与えられる。
【0057】
図１１Ｂに示すように、半導体素子の欠けの要因となる結晶面は、３つのＳ面のうち第１方向Ｄ１と交差する角度が最小となる、あるいは第１方向Ｄ１に対して最も平行に近い第２Ｓ面ｓ２である。以下、本実施形態において、第２Ｓ面ｓ２に沿った結晶面を第３ａ面１３ａとして説明する。この場合、レーザ光の強度ピークを偏らせるＥＤ３方向は、サファイア基板１０の第１面１１と第３ａ面１３ａとが交差する第１交線ＩＬ１上の任意の第１点から、第２面１２と第３ａ面１３ａとが交差する第２交線ＩＬ２上の第２点に向かう方向である（図６Ｂ参照）。この例では、ＥＤ３方向は、第１交線ＩＬ１および第２交線ＩＬ２に直交する方向である。
【0058】
サファイア基板１０を、第２方向Ｄ２およびｃ軸を含む平面において分割する場合には、レーザ光を第２方向Ｄ２に走査し、第２方向Ｄ２に並ぶ改質部ＭＰ（図３Ｂ参照）を形成する。この場合、半導体素子のサファイア基板１０が斜めに割れる主要因となる結晶面は、３つのＳ面のうち第２方向Ｄ２と交差する角度が最小となる、あるいは第２方向Ｄ２に対して最も平行に近い第３Ｓ面ｓ３である。以下、本実施形態において、第３Ｓ面ｓ３に沿った結晶面を第３ｂ面１３ｂとして説明する。
【0059】
レーザ光を第２方向Ｄ２に走査する際に、レーザ光の強度ピークを偏らせるＥＤ４方向は、サファイア基板１０の第１面１１と第３ｂ面１３ｂとが交差する第１交線ＩＬ１上の任意の第１点から、第２面１２と第３ｂ面１３ｂとが交差する第２交線ＩＬ２上の第２点に向かう方向である（図６Ｂ参照）。すなわち、レーザ光には、第１面１１内における強度ピークが第２方向Ｄ２に対して傾斜するＥＤ４方向に偏るようにコマ収差が与えられる。この例では、ＥＤ４方向は、第１交線ＩＬ１および第２交線ＩＬ２に直交する方向である。
【0060】
上記の第１～第３実施形態では、第１面１１内におけるレーザ光の強度ピークをレーザ光の強度分布の中心から偏らせる方向を、レーザ光の走査方向に垂直な方向、または、第１面１１と結晶面ＣＳの交線に垂直な方向としたが、本発明は、これに限定される訳ではない。レーザ光の強度ピークを偏らせる方向は、走査方向と交差する方向であれば良く、レーザ光に与えるコマ収差を適宜調整することにより、ｃ軸に対するサファイア基板１０の斜め割れを低減し、半導体素子を所望の形状に個片化することを目的とする。
【0061】
また、上記の第１～第３実施形態では、サファイア基板１０の厚さ方向において、１つのライン状の改質部ＭＰを形成する例を説明したが、複数のライン状の改質部ＭＰを形成してもよい。この場合、複数のライン状の改質部ＭＰのうち少なくとも１つのライン状の改質部ＭＰを形成するときに、レーザ光に与えるコマ収差等を適宜調整しレーザ光の強度ピークをレーザ光の強度分布の中心から偏らせることが好ましい。これにより、上記の第１～第３実施形態と同様に、ｃ軸に対するサファイア基板１０の斜め割れを低減し、半導体素子を所望の形状に個片化することができる。
【0062】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施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。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。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である。
【0063】
（付記１）
第１面と前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面側に配置された半導体構造体と、を有するウェーハにおいて、前記第２面側からレーザ光を前記第２面に平行な第１方向に沿って照射し、前記サファイア基板の内部にレーザ光を集光することで、前記第１方向に沿って前記サファイア基板の内部に改質部を形成する工程と、
前記改質部を形成する工程の後に、前記ウェーハを分割し、複数の半導体素子に個片化する工程と、
を備え、
前記改質部を形成する工程において、前記サファイア基板の厚さの半分よりも前記第２面側に前記レーザ光を集光し、
前記サファイア基板は、（１０－１４）面または（１０－１１）面に沿う複数の結晶面を含む結晶構造を有し、
前記レーザ光の強度分布は、前記サファイア基板の前記第１面内において、前記レーザ光の強度分布の中心から前記第１方向と交差する第２方向に偏った強度ピークを有し、
前記第２方向は、平面視において、前記複数の結晶面のうち前記第１方向に対して最も平行に近い結晶面に沿った第３面と前記第１面とが交差する第１交線上の任意の第１点から、前記第３面と前記第２面とが交差する第２交線上の任意の第２点に向かう方向である、半導体素子の製造方法。
（付記２）
前記レーザ光の強度分布は、前記レーザ光に付与するコマ収差により調整される付記１記載の半導体素子の製造方法。
（付記３）
前記コマ収差は、前記レーザ光を集光するレンズの光軸に対する角度により制御される付記２記載の半導体素子の製造方法。
（付記４）
前記第２方向は、前記第１方向に直交する付記１乃至３のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
（付記５）
前記第２方向は、前記第１交線に直交する付記１乃至３のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
（付記６）
前記第１方向は、前記サファイア基板のａ軸に平行な方向である付記１乃至５のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
（付記７）
前記第１方向は、前記サファイア基板のａ軸に対して４５°傾いた方向である付記１乃至５のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
（付記８）
第１面と前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面側に配置された半導体構造体と、を有するウェーハにおいて、前記第２面側からレーザ光を前記第２面に平行な第１方向に沿って照射し、前記サファイア基板の内部にレーザ光を集光することで、前記第１方向に沿って前記サファイア基板の内部に改質部を形成する工程と、
前記改質部を形成する工程の後に、前記ウェーハを分割し、複数の半導体素子に個片化する工程と、
を備え、
前記改質部を形成する工程において、前記サファイア基板の厚さの半分よりも前記第２面側に前記レーザ光を集光し、
前記サファイア基板は、（１０－１４）面または（１０－１１）面に沿う複数の結晶面を含む六方晶系の結晶構造を有し、
前記レーザ光の強度分布は、前記サファイア基板の前記第１面内において、前記第１方向と交差する第２方向に偏った強度ピークを有し、
前記第２方向は、平面視において、前記複数の結晶面のうち前記第１方向と交差する角度が最小となる結晶面に沿った第３面と前記第１面とが交差する第１交線上の任意の第１点から、前記第３面と前記第２面とが交差する第２交線上の任意の第２点に向かう方向である、半導体素子の製造方法。
第１面と前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面側に配置された半導体構造体と、を有するウェーハにおいて、前記第２面側からレーザ光を前記第２面に平行な第１方向に沿って照射し、前記サファイア基板の内部にレーザ光を集光することで、前記第１方向に沿って前記サファイア基板の内部に改質部を形成する工程と、
前記改質部を形成する工程の後に、前記ウェーハを分割し、複数の半導体素子に個片化する工程と、
を備え、
前記改質部を形成する工程において、前記サファイア基板の厚さの半分よりも前記第２面側に前記レーザ光を集光し、
前記サファイア基板は、（１０－１４）面または（１０－１１）面に沿う複数の結晶面を含む結晶構造を有し、
前記レーザ光の強度分布は、前記サファイア基板の前記第１面内において、前記レーザ光の強度分布の中心から前記第１方向と交差する第２方向に偏った強度ピークを有し、
前記第２方向は、平面視において、前記複数の結晶面のうち前記第１方向に対して最も平行に近い結晶面に沿った第３面と前記第１面とが交差する第１交線上の任意の第１点から、前記第３面と前記第２面とが交差する第２交線上の任意の第２点に向かう方向である、半導体素子の製造方法。
（付記２）
前記レーザ光の強度分布は、前記レーザ光に付与するコマ収差により調整される付記１記載の半導体素子の製造方法。
（付記３）
前記コマ収差は、前記レーザ光を集光するレンズの光軸に対する角度により制御される付記２記載の半導体素子の製造方法。
（付記４）
前記第２方向は、前記第１方向に直交する付記１乃至３のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
（付記５）
前記第２方向は、前記第１交線に直交する付記１乃至３のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
（付記６）
前記第１方向は、前記サファイア基板のａ軸に平行な方向である付記１乃至５のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
（付記７）
前記第１方向は、前記サファイア基板のａ軸に対して４５°傾いた方向である付記１乃至５のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
（付記８）
第１面と前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面側に配置された半導体構造体と、を有するウェーハにおいて、前記第２面側からレーザ光を前記第２面に平行な第１方向に沿って照射し、前記サファイア基板の内部にレーザ光を集光することで、前記第１方向に沿って前記サファイア基板の内部に改質部を形成する工程と、
前記改質部を形成する工程の後に、前記ウェーハを分割し、複数の半導体素子に個片化する工程と、
を備え、
前記改質部を形成する工程において、前記サファイア基板の厚さの半分よりも前記第２面側に前記レーザ光を集光し、
前記サファイア基板は、（１０－１４）面または（１０－１１）面に沿う複数の結晶面を含む六方晶系の結晶構造を有し、
前記レーザ光の強度分布は、前記サファイア基板の前記第１面内において、前記第１方向と交差する第２方向に偏った強度ピークを有し、
前記第２方向は、平面視において、前記複数の結晶面のうち前記第１方向と交差する角度が最小となる結晶面に沿った第３面と前記第１面とが交差する第１交線上の任意の第１点から、前記第３面と前記第２面とが交差する第２交線上の任意の第２点に向かう方向である、半導体素子の製造方法。
【符号の説明】
【0064】
１０…サファイア基板、
１１…第１面、
１２…第２面、
１３、１３ａ、１３ｂ…第３面、
２０…半導体構造体、
ＣＳ…結晶面、
Ｄ１…第１方向、
Ｄ２…第２方向、
ＤＳ…ダイシングストリート、
ＦＬ…集光レンズ、
ＩＬ１…第１交線、
ＩＬ２…第２交線、
ＬＩ…強度分布、
Ｌｒ、Ｌｒ１、Ｌｒ２…光線、
ＭＰ…改質部、
Ｏａ…中心軸、
Ｗ…ウェーハ、
ｃｒ…亀裂
１１…第１面、
１２…第２面、
１３、１３ａ、１３ｂ…第３面、
２０…半導体構造体、
ＣＳ…結晶面、
Ｄ１…第１方向、
Ｄ２…第２方向、
ＤＳ…ダイシングストリート、
ＦＬ…集光レンズ、
ＩＬ１…第１交線、
ＩＬ２…第２交線、
ＬＩ…強度分布、
Ｌｒ、Ｌｒ１、Ｌｒ２…光線、
ＭＰ…改質部、
Ｏａ…中心軸、
Ｗ…ウェーハ、
ｃｒ…亀裂
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11A】
【図11B】