专利名称：功能元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使用六方晶基板的功能元件及其制造方法，特别涉及将在六方晶基板上层积有半导体层的外延晶片e々-/、)进行分割而得到的发光元件、场效应晶体管及它们的制造方法。
背景技术：
通常，已知有在蓝宝石基板等六方晶(参照下述备注)基板上层积化合物半导体层而形成的、作为 LED (Light Emitting Diode :发光二极管)、HFET (Hetero-junction Field Effect Transistor :异质结场效应晶体管)等各种器件发挥作用的所谓的功能元件。例如，目前已知一种半导体发光元件，其经由活性层将η型化合物半导体层和P型化合物半导体层接合而形成，向该半导体发光元件施加电压，由此，该半导体发光元件利用使η型化合物半导体层所含有的电子与P型化合物半导体层中所含有的空穴再接合而发光。作为这样的半导体发光元件，例如蓝色发光二极管元件已上市销售，因为这些蓝色发光二极管元件利用 了使电子与空穴有效再接合的直接跃迁型半导体，所以发光效率非常高。因此，现在应用于家电产品的显示屏用途、以及道路信号灯的显示及照明用途等中。例如上述应用于显示屏或照明用途的白色发光二极管装置是将蓝色发光二极管元件和在黄色区域具有荧光波长的YAG (钇/铝/石榴石)等荧光体组合而制成。在此，蓝色发光二极管元件使用形成有氮化物半导体层的层积结构的功能元件。 作为蓝色发光二极管元件，通常实际应用的、形成有氮化物半导体层的层积结构的功能元件是在蓝宝石基板上依次层积η型GaN层、活性层及ρ型GaN层的结构。另外，因为蓝宝石基板为绝缘体，所以，从P型GaN层至少至η型GaN层进行蚀刻，在η型GaN层的露出面上设有与η型GaN层欧姆连接的η型用电极。在将使用像蓝宝石基板那样的六方晶基板而形成的元件分割为单个芯片结构的情况下，因为难以在分割沟槽的中央垂直地进行分割，所以有时在分割沟槽留出大量余量。例如，在专利文献I中已经公开如下的切割方法等，即在基板的主面上层积氮化镓基化合物半导体形成晶片(基板)，在由该晶片制造氮化镓基化合物半导体芯片的半导体芯片的制造方法中，预先计划倾斜形成分割沟槽，使晶片的上下加工位置错开而进行切割。在专利文献2中公开了一种晶片的切断方法以及利用该方法获得的、具有形状特征的发光元件阵列芯片，根据该切断方法，在利用划线法或隐形激光切割法切断立方晶系 GaAs晶片时，控制其切断面的倾斜度、得到所希望的切断形状。在专利文献3中，公开了作为“六方晶基板晶体”的蓝宝石基板的分割方法。在专利文献4及5中，公开了为分割蓝宝石基板而照射脉冲激光的方法。另外，本发明中的“六方晶”定义为包括三方晶刚玉结构。关于蓝宝石的晶系，在各种文献中记载为三方晶刚玉结构或六方晶等，在非专利文献I中记载着虽然在图中将晶体结构描绘为“六方晶结构，但该晶体也可以描绘为菱面体晶结构，由对称性更好的后者描述晶体结构”(菱面体晶为三方晶系)。在本发明中，所指的是在含有刚玉(不含杂质的蓝宝石)或a -Al2O3晶系的晶体基板，作为其基本性质，假设是具有称为c轴的晶轴、以及相对与c轴垂直的平面相互成120 度角度的al轴、a2轴、a3轴这三方向的晶轴,可作为六方晶描述的晶体。可以使用该晶轴系标示蓝宝石，在上述专利文献I中已记载为“六方晶”。因此，本发明的所谓“六方晶系晶体”的术语包括蓝宝石。另一方面，因为后述的GaN、SiC通常形成为六方晶系(有时也通过特殊的制造方法得到形成为立方晶系的晶体)，所以这些也包括在本发明的六方晶内。下面在这些晶体中，将c轴方向标记为
，将al轴方向标记为[2_1_10]，将 a2轴方向标记为[-12-10]，将a3轴方向标记为[_1_120]。另外，“_1”的标记是为了方便， 将附图中I上面标记横线的符号标记为“-I”。专利文献I :(日本)特开2005-191551号公报专利文献2 :(日本)特开2004-260083号公报 专利文献3 :(日本)特开2005-332892号公报专利文献4 :(日本)特开2006-245043号公报专利文献5 :(日本)特开2008-098465号公报非专利文献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，因为单纯采用错开芯片分割用加工位置进行切割的方法， 所以难以控制蓝宝石基板的开裂方向，并且，被分割为芯片形状而形成的功能元件在分割后的外观检查工序中多为次品，分割成品率低。
发明内容
本发明的目的在于，提供使用六方晶基板的功能元件以及很好地控制该基板进行分割的制造方法。本发明的功能元件是在六方晶系的基板表面上层积半导体层而形成的功能元件， 其特征在于，功能元件具有至少形成上表面形状中相对的两个边的边界，在从该分界偏离 Xsym的基板表面位置离开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倾斜的分割面，沿该功能元件的上表面中、相对的两个边的元件分离部的宽度为相同程度。而且，本发明的功能元件是对氮化物基化合物半导体层层积面侧为
方向的c面的六方晶结构的基板进行分割而得到的、上表面形状为四边形的功能元件，其特征在于，通过分割基板而露出的基板侧面中至少一面为(1-100)面或(01-10)面或(-1010) 面，从
方向的C面侧观察，基板侧面分别向[-1100]方向或
方向或[10-10] 方向倾斜而形成。另外，本发明的功能元件的特征在于，所述相对的[11-20]方向的边为所述长方形的短边。而且，本发明的功能元件的特征在于，基板是从蓝宝石、氮化镓、碳化硅中选择的基板。
另外，本发明的功能元件的特征在于，基板的表面是相对c轴倾斜O. 2度以上、5度以下的面。另外，本发明的功能元件的特征在于，功能元件具有元件分离部，易分割部位于元件分离部内或其下方。本发明的功能元件的制造方法是将形成于六方晶系基板上的多个功能元件分割为单个功能元件的方法，其特征在于，具有如下工序在相对作为元件的上表面形状中至少一个边的边界偏离XsU m的基板表面向下方离开Yd ym (其中Yd=Xs ·ΤΑΝ ( Θ )，Θ古O)的位置形成易分割部的工序；通过包括易分割部且至少一部分倾斜的分割面，分割多个功能元件的工序。而且，本发明的功能元件的制造方法是将形成于表面为c面的六方晶系基板上的多个功能元件分割为上表面形状为四边形的单个功能元件的方法，其特征在于，四边形的一个边由[11-20]方向或与之等效的方向的边形成，该方法包括如下工序在相对作为形成多个功能元件的[11-20]方向或与之等效的边的边界向[1-100]方向或与之等效的方向偏离Xs μ m的基板表面向下方离开Yd μ m (其中Yd=Xs · TAN ( Θ )，Θ ^ O)的位置形成多个易分割部的工序；通过包括易分割部且至少一部分倾斜的分割面来分割所述多个功能元件的工序。并且，Θ为5度以上、10度以下。另外，本发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离部内或其正下方。 而且，本发明的功能元件的制造方法的特征在于，易分割部通过激光加工形成。另外，本发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为两层。而且，本发明的功能元件的制造方法的特征在于，易分割部通过机械加工基板的背面而形成。另外，本发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，使之成为凸状，由此分割基板。根据本发明，对于形成于六方晶基板上的功能元件及其制造方法，因为提高元件分割的精度，所以能够提高成品率，并且能够通过缩窄边界区域来增加所获得的芯片的个数。
图I是表示规定本发明的六方晶结构的各轴向的定义的示意图；图2 (a)是本发明第一实施例中记载的功能元件的俯视图，(b)及(b')是正视图，(C)是侧视图；图3是本发明第一实施例中记载的功能元件在芯片分割前的基板状态的俯视图；图4是本发明第一实施例中记载的功能元件在形成透光性电极后的剖面图；图5 Ca)是本发明第一实施例中记载的功能元件在P侧、η侧电极形成工序后的俯视图，(b)是正视图；图6(a)是本发明第一实施例中记载的功能元件在分割沟槽形成工序后的俯视图， (b)是正视图7 (a)是本发明第一实施例中记载的功能元件在形成作为芯片分割起点的易分割部的工序后的俯视图，(b)、(b')及(b")是正视图；图8 Ca)是本发明第一实施例中记载的功能元件所使用的基板的立体图，(b)是正视图；图9是本发明第二实施例中记载的功能元件的正视图。附图标记说明I氮化物半导体发光二极管元件
31元件分离部34，36改质部(改質部)44a,44b构成边SI、S2的分割面46正视图所表示的分割面SI，S2与作为a3轴的[_1_120]方向平行的边Tl，T2与[1-100]方向平行的边
具体实施例方式本发明的发明者们在分割氮化物基化合物半导体层层积面侧为
方向的c 面的、六方晶结构的基板、切割出上表面形状为四边形的芯片的情况下，如图I所示，规定晶轴的方位为，al轴为[2-1-10]方向、a2轴为[_12_10]方向、a3轴为[-1-120]方向、 相对于图I的纸面而与表面上方垂直的方向为
方向的c轴，那么，由于分割而露出的基板侧面为(1-100)面、(01-10)面及(-1010)面，在该情况下，发现从
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倾斜分裂的性质。(
方向及[10-10]方向未图示)。而且，已知该倾斜分裂的角度0，在蓝宝石基板的情况下，约为5 10度、优选为6 8度。在上表面为长方形的芯片的情况下，对于沿 [-1-120]方向(及其反方向)的边3，随着向基板的下方(具有层积结构的基板表面为上方， 背面为下方)延伸，与[1-100]方向形成Θ角度，从而产生倾斜分裂。另一方面，对于沿 [1-100]方向(及其反方向)的边4，则不产生倾斜开裂。根据上述认识，在制造采用六方晶结构基板的半导体元件的过程中，在下面针对利用所述倾斜开裂现象、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进行说明。作为所述六方晶结构的基板，可以举出蓝宝石(如上所述也称为三方晶)、GaN基板、SiC基板等。进而，表面为“c面”的基板也包括表面从c面至例如[1-100]方向或[-1100]方向以5度以下的角度倾斜的斜基板(才7基板)。在[1-100]方向或[-1100]方向的斜基板的情况下，只要考虑对倾斜开裂角度相应改变与该倾斜角对应的角度来进行分割即可。另外，在下面详细叙述的实施例中，作为通过分割与[1-100]方向垂直形成的 (1-100)面而露出的基板侧面，主要说明了本发明的技术特征，但如上所述，当然也可以将这些关系分别替换为与
方向垂直形成的(01-10)面或与[-1010]方向垂直形成的 (-1010)面。而且，倾斜开裂的结果是，虽然侧面为从(1-100)面等偏离的面，但记为“作为侧面的(1-100)面”等。
第一实施例在本实施例中，表示形成于蓝宝石基板上的氮化物半导体发光二极管元件的例子。(元件结构)图2 Ca)表示本实施例的氮化物半导体发光二极管元件的俯视示意图，图2 (b) 表示正视图，图2 (C)表示侧视图。氮化物半导体发光二极管元件I具有与作为a3轴的[_1_120]方向平行的两个边SI及S2、与[1-100]方向平行的两个边Tl及T2。这些边SI、S2、Tl、T2是将多个改质部34，36分别作为分割起点(易分割部)而进行分割，构成边SI、S2的两个分割面44a，44b 相对
方向，从上述改质部34向与[1-100]方向相反方向的[-1100]方向倾斜5度以上、10度以下的角度。另一方面，构成边Tl，T2、在正视图中所示的分割面46相对
方向在大致平行的方向上仅在偏差允许的范围内倾斜。图2 (b)中分割面44a的改质部34在[1-100] 方向上与基板上的元件分割沟槽区域的中心部相距偏移量Xs而形成。通过使元件分割沟槽的中心部成为元件的分界而进行分割，位于分割面44a，44b上部的元件分离部31沿与作为 a3轴的[-1-120]方向平行的两个边SI及S2以相同程度的宽度形成。在具有元件分割沟槽的情况下，在检查多个元件时，只要分割面44a，44b除去一部分制作误差而能嵌入元件分割沟槽内，就相当于所述的“相同程度”。即使在没有元件分割沟槽的情况下，通过统计处理至少两个以上元件的检查结果，也能够推断是否实施本发明。另外，虽然在图2 (b)及(b’)中图示在接近基板背面的一侧形成有改质部34，36， 但由于改质部的位置可适当确定，所以可以设置于接近基板的表面一侧，也可以在基板的厚度方向设置两层、三层。(制造方法)利用图3说明本发明第一实施例所记载的功能元件的制造方法。首先，按照下述说明准备俯视3所示的蓝宝石基板10。蓝宝石基板10的表面为c面，S卩(0001)面，对蓝宝石基板10的结晶方向调整为0F (定向平面)为面前侧，进深方向为a3轴的[-1-120] 方向，左侧为[1-100]方向。对于多个晶片，虽然因为具有0F，所以进深方向是一定的，但因为左右的方向不确定，所以优选与一定方向对齐。为此，具有例如能明确判别表面与背面 (使背面若干粗糙化)、形成第二定向平面等方法。图4表不与该监宝石基板10的晶片内区域8对应的部分的晶体生长工序及透光性电极形成工序后的剖面图。根据图4可明确，在表面为c面(包括加工凹凸等形状的情况) 的蓝宝石基板10上，依次层积η型氮化物半导体层12、活性层14及ρ型氮化物半导体层 16，由此形成氮化物半导体层积20。在此，例如在MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition :金属有机化合物化学气相沉淀)装置内设置蓝宝石基板10后，通过MOCVD法，使GaN、AlGaN, InGaN等氮化物半导体晶体结晶生长，由此能够形成η型氮化物半导体层12 、活性层14及ρ型氮化物半导体层16。之后，对在蓝宝石基板10的表面上形成有氮化物半导体层积体20的晶片进行热处理，由此使P型氮化物半导体层16的ρ型掺杂剂活化。
在此，作为η型氮化物半导体层12，能够使用在以分子式Alx2Iny2Gaz2N (O ^ x2 ^ 1,0 ^ y2 ^ 1,0 ^ z2 ^ I, x2+y2+z2幸0)表示的氮化物半导体晶体中掺杂η 型杂质而形成的层的单层或多层结构等。另外，在上述分子式中，χ2表示Al的组分比，y2 表示In的组分比，z2表示Ga的组分比。还有，作为η型杂质，能够使用例如硅及/或锗等。作为氮化物半导体活性层14，能够使用以分子式Alx3Iny3Gaz3N (O ^ x3 ^ 1， O < y3 < 1,0 < z3 < I,x3+y3+z3 Φ· 0)表示的无掺杂氮化物半导体晶体或在以该分子式表示的氮化物半导体晶体中掺杂P型杂质及η型杂质的至少一种杂质而形成的层的单层或多层结构等。χ3表示Al的组分比，y3表示In的组分比，ζ3表示Ga的组分比。还有,氮化物半导体活性层可以是具有单一量子阱(SQW)结构或多层量子阱(MQW)结构的结构。作为ρ型氮化物半导体层16,能够使用在以分子式Alx4Iny4Gaz4N (O彡χ4彡I, O < y4 < 1,0 < z4 < I,x4+y4+z4 ^ O)表示的氮化物半导体晶体中掺杂ρ型杂质而形成的层的单层或多层结构等。另外，在上述分子式中，x4表示Al的组分比，y4表示In的组分 t匕，z4表示Ga的组分比。还有，作为ρ型杂质，能够使用例如镁及/或锌等。接着，在所述P型氮化物半导体层16上形成例如由IT0(Indium Tin Oxide :氧化铟锡)构成的透光性电极18。在此，透光性电极18能够利用溅射法或真空蒸镀法等形成。 图5 Ca)是在完成以下的透光性电极18构图工序、η型氮化物半导体层露出工序及P侧、η侧电极形成工序的时刻一部分晶片的俯视图，图5 (b)是图5 (a)在BB线上的元件剖面图。在透光性电极18构图工序中，根据芯片大小制作透光性电极18的保护掩模(未图示)，通过例如氟化氢等湿式蚀刻除去透光性电极18的一部分。作为透光性电极18,除了 ITO以外,还能够使用例如氧化铟(Indium Oxide)、氧化锡(Tin Oxide)、氧化锌(ZnO Zinc Oxide)、或包括从 Au、Ag、Pt、Ti、Pd、Al 及 Ni 中选出的至少一种元素的材料。在η型氮化物半导体层露出工序中，制作设有用来与η型氮化物半导体层接触的开口部的保护掩模(未图示)，以包括所述构图的透光性电极18及其外周部的一部分，例如通过干式蚀刻等除去P型氮化物半导体层的一部分。由此，制作出η型氮化物半导体层露出部。而且，在η型氮化物半导体层露出部中，除η侧电极23周边以外其他的部分为元件分离部31，除此以外的部分为具有作为功能元件结构部起作用的氮化物半导体层积功能结构体区域21。 在ρ侧电极及η侧电极形成工序中，在ρ侧电极及η侧电极部分形成设有开口部的保护掩模(未图示)，在透光性电极18的表面上形成ρ侧电极22，在η型氮化物半导体层露出部的表面上形成η侧电极23。在此，ρ侧电极22及η侧电极23能够通过真空蒸镀法或溅射法等形成。而且，只在P侧电极形成部利用设有开口部的保护掩模形成P侧电极22 后，只在η侧电极形成部利用设有开口部的保护掩模形成η侧电极23等，可不论先后形成 P侧电极22及η侧电极23。作为η侧电极，例如能够使用包括从Au (金)、Ag (银)、Pt (钼)、Ti (钛)、Pd (钮)、 Al (铝)及Ni (镍)中所选择的至少一种元素的金属层的单层、或层积多个单层金属层而形成的多层等。作为ρ侧电极,例如能够使用包括从Au、Ag、Pt、Ti、Pd、Al及Ni中所选择的至少一种金属层的单层、或层积多个单层金属层而形成的多层等。在保护膜形成工序(未图示)中，在透明电极18及η型氮化物半导体层露出部上形成覆盖P型氮化物半导体层16、活性层14、η型氮化物半导体层12的保护层。作为表面保护膜，例如能够使用包括氧化硅、氮化硅、二氧化钛中至少一种的绝缘层。图6 (a)及(b)是表示进行元件分割沟槽形成工序的状态的俯视图及剖面图。 在此，在氮化物半导体层积功能结构体区域21的周缘形成设有开口部的保护掩模后，例如通过干式蚀刻等除去氮化物半导体层积体的周缘，由此能够形成确定元件边界的元件分割沟槽32。而且，也可以通过金刚石触针或切割刀片等机械加工形成元件分割沟槽32。图7 (a)及(b)是表示进行激光划线的状态的俯视图及剖面图。沿元件分割沟槽 32，通过激光切线，对[11-20]方向的边26及[1-100]方向的边28分别制作作为分割多个芯片的起点(易分割部)的改质部34，36，通过沿元件分割沟槽32及改质部34，36进行制动， 制作出相当于所分割的各芯片的氮化物半导体发光二极管元件I。而且，如图7(b')所示， 也可以通过金刚石触针或切割刀片等机械加工，在基板背面设置作为分割多个芯片的起点的划线器( > 力' 3O 35，37 (由于省略芯片侧面剖面图，因而未图示划线器37)。在沿上述元件分割沟槽32分割芯片时，成为[1-100]方向的边28的芯片分割起点(易分割部)的改质部36设置在元件分割沟槽32的中心的正下方。与之相对，成为 [11-20]方向的边26的芯片分割起点(易分割部)的改质部34相对元件分割沟槽32的中心，在偏离偏移量Xs的位置进行加工。所述偏移量Xs虽然由基板厚度及形成芯片分割起点 (易分割部)的位置所确定，但在例如蓝宝石基板内部，在距离基板表面约24 μ m的位置Yd通过激光形成成为芯片分割起点(易分割部)的改质部34的情况下，通过在图中作为左方向的 [1-100]方向上设置约3μπι的偏移量Xs，芯片能够在元件分割沟槽32的中央开裂。而且， 在蓝宝石基板内部，在距离基板表面约48 μ m的位置通过激光形成成为芯片分割起点(易分割部)的改质部34的情况下，通过设置约6 μ m的偏移量，芯片能够在分割沟槽的中央开裂。广义上，在[11-20]方向的边26的分割沟槽32的下方通过激光设置改质部34来分割元件的方法中，在距离晶片表面深Y μ m的位置形成改质部的情况下，将其位置从分割沟槽 32的中心向左偏离XsUrn (其中Xs=Yd · TAN Cl。))。还有，通过设置两处改质部34，能够更方便地进行分割。两处改质部34虽然可以在俯视图的相同位置(上下方向不同)进行设置，但如图7 (b")所示，更优选在倾斜的虚线上设置改质部34，使其在深度为Yd的情况下偏移Xs。同样地，可以设置第三、第四改质部，也可以设置与基板的上下方向连续的线状或面状的改质部。像这样在改质部34的位置设有偏移量Xs具有下述原因。本发明的发明者们发现， 在分割边26时，随着逐渐向蓝宝石基板10的下方进行分割，在[1-100]方向上以约5 10 度、特别是6度到8度的倾斜产生裂纹。通过有效利用这一特点，能够稳定地分割芯片。而且，在芯片侧面的倾斜面为5度以下的倾斜的情况下，因为芯片侧面的倾斜面积减小，所以从芯片侧面的光取出效率变差。虽然芯片侧面的倾斜面在5度以上的情况下，具有提高从芯片侧面的光取出效率的效果，但如果倾斜为10度以上，就不得不使相对于分割沟槽的中央形成芯片分割起点(易分割部)时的偏移量增大相应的量。在通过激光形成芯片分割起点(易分割部)的情况下，如果偏移量增大，则从分割沟槽至外部的元件活性层正下方不得不接受激光照射，从而给元件活性层造成不小的损伤。因为元件活性层的损伤是氮化物发光二极管元件光输出降低的原因，所以改质部优选形成于元件分离部的正下方。而且优选偏移量较小的10度以下的倾斜。如作为立体图的图8 Ca)所示，在基板10是表面从C面向例如[1-100]方向倾斜Φ的斜基板的情况下，如作为使用具有偏斜角的基板的芯片的正视8 (b)所不,只要偏移量Xs=Yd · TAN ( Qa-Φ)即可,只是Qa是在基板没有偏斜角情况下的倾斜开裂方向，例如为7度，优选为5度至10度。另外，需要注意偏斜角的方向及 Φ标记的正负(偏斜方向)。在本实施例中，因为元件分割沟槽32的宽度为10 μ m (单侧为5 μ m)，包含元件分割沟槽32的η型氮化物半导体层露出部的间隔约为30 μ m左右，所以相对5度到10度的倾斜，位于距离外延面约40 μ m的位置上的、用来进行激光加工的偏移位置不通过活性层的正下方，能够减少对活性层的损伤。而且，在长方形的芯片中，其短边与长边相比，具有难以开裂的特征。因此，通过使芯片的短边方向为[11-20]方向，使长边为[1-100]方向，方便控制进行分割，能够提高分表I]成品率。还有，芯片形状不限于长方形，只要相对的边是由平行的两组边形成的形状即可， 例如可以是平行四边形。那样，对于(1-100)面、(01-10)面及(-1010)面(在蓝宝石基板的情况下，这些面对应于与存在于晶体内的r面交叉的m面。所谓r面为存在于作为六方晶的c面蓝宝石基板中的3次(三回)对称面。例如，在Χ=57.6°、2Θ=25. 59°的情况下，通过使Φ旋转360°的x-ray测量，出现三处表示r面的信号。可以推测，将出现这三处信号的结晶面定义为r面(1-102)、(01-12)、(-1012)的蓝宝石基板是向r面产生翘曲而开裂的模式，是结晶性易裂的r面与m面合成的开裂方式。 通过将这些、即以28. 8°的角度开裂的 r面与垂直开裂的m面组合，可以认为会以5 10度的角度开裂)，如果各组的边平行，则能够在芯片的整个侧面进行稳定的分割，与芯片为长方形而进行分割的情况相比，能够进一步提高分割成品率。形成改质部的方法适宜采用通过脉冲宽度为毫秒 纳秒的激光等、从蓝宝石基板表面侧或背面侧向基板内部聚焦激光束而进行加工的激光划线法，由此，通过在蓝宝石基板内部的一部分聚焦高能量的激光，使蓝宝石的结晶改质，变得易于产生裂纹。关于所述内部加工的层数及位置，虽然如上所述考虑到多层倾斜开裂，能够制作一层以上的改质部，但越增加层数就越花费加工时间。在厚度为130 μ m的蓝宝石基板的情况下，通过将改质部形成为两层左右，能够兼顾生产节奏々卜)和分割成品率。而且，激光的脉冲宽度如果使用例如在红外线区域具有峰值波长的激光这样的皮秒 毫秒的激光，则能够有效地进行内部加工。还有，脉冲宽度为例如在紫外线区域具有峰值波长的激光这样的纳秒激光，与皮秒 毫秒的激光相比，虽然加工性较差，但具有激光的价格非常便宜的优势。如上所述在形成易分割部后，通过从上表面施加外力，使基板的下表面成为凸状， 能够形成包括所述易分割部的分割面，基板被分割开。第二实施例第二实施例是作为半导体功能元件的场效应晶体管的一例，是形成于SiC基板上的氮化物半导体 HFET (Hetero-junction Field Effect Transistor)兀件。
图9表示氮化物半导体HFET元件50的正视示意图及基板的结晶方位。在此,氮化物半导体HFET元件50具有表面为c面的SiC基板60 ;在所述SiC基板60上依次层积氮化物半导体缓冲层62、i型氮化物半导体层64、η型氮化物半导体层66而形成的氮化物半导体层积功能结构体70 ;在该氮化物半导体层积功能结构体70上配置的源极电极72、漏极电极74、栅极电极76 ;在各电极间配置的绝缘层78 ;以及配置的焊盘电极。而且，还具有通过激光划线形成的改质部80。氮化物半导体HFET元件50的芯片形状为，上表面形状是四边形，在分割芯片时， 成为[11-20]方向的边的芯片分割起点(易分割部)的加工位置是相对分割沟槽中心在基板下方Yd的位置上，在[1-100]方向上偏离Xs的位置。所述偏移量根据基板厚度及形成芯片分割起点(易分割部)的位置确定，但例如在SiC基板60内部，在距离SiC基板表面约 24 μ m的位置通过激光形成成为芯片分割起点(易分割部)的改质部的情况下，通过设置约 3 μ m的偏移量，能够在分割沟槽的中央切割芯片。而且，通过在SiC基板侧再设置一层所述改质部，能够更容易地进行分割，例如也可以在距离SiC表面约70 μ m的位置上通过激光形成成为芯片分割起点(易分割部)的第二层改质部。第二层改质部虽然可以为与第一层相同的偏移量(3 μ m)，但考虑到倾斜分割的方向，最好设置符合改质部深度的偏移量(9 μ m)。因为与[1-100]方向平行的方向不需要考虑芯片的倾斜开裂，所以在分割沟槽中央形成芯片分割起点(易分割部)。而且，在芯片形状为长方形的情况下，与其长边相比，短边具有难以分割开的特点。因此，通过在 [11-20]方向上配置短边，能够方便地控制分割，从而能够提高分割成品率。还有，形成改质部的方法与第一实施例相同，通过脉冲宽度为毫秒 纳秒的激光等，能够从SiC基板表面或背面侧至基板内部聚焦激光束进行加工。通过在SiC基板内部的一部分聚焦高能量的激光，使SiC的结晶改质，变得易于产生裂纹。关于所述内部加工的层数及位置，虽然考虑到倾斜开裂，能够形成一层以上的改质部，但越增加层数，就越花费加工时间。在本实施例中所使用的厚度为130μηι的SiC基板的情况下,通过形成两层改质部，能够兼顾生产节奏、分割成品率。但是，对于SiC基板厚度没有限制，相对其厚度，通过增减改质部的层数，能够兼顾生产节奏和成品率进行加工。特别是如果脉冲宽度使用皮秒 毫秒的激光，则能够有效进行内部加工。而且，脉冲宽度为纳秒的激光与皮秒 毫秒的激光相比，虽然加工性较差，但具有激光价格非常便宜的优势。而且考虑到倾斜开裂，即使在SiC基板面上进行基于激光划线的V沟槽加工、或利用基于金刚石笔(夕'' ^ Y 的划线法或切割刀片进行切断，也能够进行高成品率的分割。工业实用性本发明能够适当地应用于对在基板上层积半导体层的外延晶片进行分割而得到的LED或激光等氮化物基化合物半导体发光元件及HFET等场效应晶体管等的功能元件中。
权利要求
1.一种功能元件，是在六方晶系的基板表面上层积半导体层而形成的，其特征在于， 所述功能元件具有至少形成上表面形状中相对的两个边的边界； 在从所述边界偏离Xsil m的所述基板表面的位置离开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倾斜的分割面； 沿所述功能元件的上表面中所述相对的两个边的元件分离部的宽度为相同程度。
2.一种功能元件，是对氮化物基化合物半导体层层积面侧为
方向的c面的六方晶结构的基板进行分割而得到的、上表面形状为四边形的功能元件； 该功能元件的特征在于，通过分割所述基板而露出的基板侧面中至少一面为(1-100)面或(01-10)面或(-1010)面； 从
方向的C面侧观察，所述基板侧面分别向[-1100]方向或
方向或[10-10]方向倾斜而形成。
3.如权利要求2所述的功能元件，其特征在于，所述相对的[11-20]方向的边为所述长方形的短边。
4.如权利要求I至3中任一项所述的功能元件，其特征在于，所述基板是从蓝宝石、氮化镓、碳化娃中选择的基板。
5.如权利要求I至3中任一项所述的功能元件，其特征在于，所述基板的表面是相对c轴倾斜0. 2度以上、5度以下的面。
6.如权利要求I至3中任一项所述的功能元件，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离部内或其下方。
7.一种功能元件的制造方法，是将形成于六方晶系基板上的多个功能元件分割为单个功能元件的方法；其特征在于，包括 在相对作为所述元件的上表面形状中至少一个边的边界偏离Xsy m的基板表面向下方离开Ydiim的位置形成易分割部的工序，其中Yd=Xs* TAN ( 0 )，0关0 ; 通过包括所述易分割部且至少一部分倾斜的分割面，分割所述多个功能元件的工序。
8.一种功能元件的制造方法，是将形成于表面为c面的六方晶系基板上的多个功能元件分割为上表面形状为四边形的单个功能元件的方法；其特征在于，所述四边形的一个边由[11-20]方向或与之等效的方向的边形成； 该方法包括 在相对作为形成所述多个功能元件的[11-20]方向或与之等效的方向的边的边界向[1-100]方向或与之等效的方向偏离Xs ii m的基板表面向下方离开Yd ii m的位置形成多个易分割部的工序，其中，Yd=Xs TAN ( 0 )，0 ^ 0 ； 通过包括所述易分割部且至少一部分倾斜的分割面，分割所述多个功能元件的工序； 所述9为5度以上、10度以下。
9.如权利要求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离部内或其正下方。
10.如权利要求7或8所述的功能元件的制造方法，其特征在于，所述易分割部通过激光加工而形成。
11.如权利要求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为两层。
12.如权利要求7或8所述的功能元件的制造方法，其特征在于，所述易分割部通过机械加工所述基板的背面而形成。
13.如权利要求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，使之成为凸状，由此分割基板。
全文摘要
本发明提供一种功能元件及其制造方法。该功能元件是在基板上形成层积膜后、将该基板和层积膜分割为所希望的形状而得到的，具有六方晶系的基板、形成于所述基板的C面上的层积膜、通过将基板分割为四边形而露出的多个分割面，将基板分割为四边形时的分割线的至少一边从基板的
方向观察，与基板的[1-100]、[-1010]、
的等效方向中的任一方向垂直，并且由分割线所形成的分割面的至少一部分与相对的其他分割面方向倾斜。
文档编号H01S5/02GK102714152SQ201180006482
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月18日 优先权日2010年1月19日
发明者内海孝昭, 浦田章紘, 盐田昌弘, 荒木正浩 申请人:夏普株式会社