JP2018018999A - 基板の分離方法及び半導体素子 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｇａ２Ｏ３系基板のような強い劈開面を有する基板を、劈開を発生させずに高速で分離することのできる基板の分離方法、及びその方法により基板を分離して得られる半導体素子を提供する。【解決手段】一実施の形態として、第１の面１０ａに素子部２０が搭載された基板１０の内部の分離予定面１１に沿ってレーザー光の集光点を走査させて、分離予定面１１に沿って連続し、基板１０の第２の面１０ｂに達する変質領域１２を形成する工程と、ウェットエッチングにより、基板１０から変質領域１２を選択的に除去して空隙１５を形成する工程と、空隙１５を形成した後、第１の面１０ａと空隙１５との間の領域にレーザー光の集光点を走査させて、その領域を除去する工程と、その領域を除去した後、分離予定面１１に沿って基板１０を分離する工程と、を含む、基板の分離方法を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、基板の分離方法及び半導体素子に関する。

β−Ｇａ_２Ｏ_３結晶は（１００）面を非常に劈開性の強い劈開面として有するため、β−Ｇａ_２Ｏ_３結晶からなるＧａ_２Ｏ_３基板は、ブレードダイシングによる分離時に、この（１００）面に沿って劈開が生じやすいという性質を有する。

一般に、劈開の発生を防ぐために切断レートを低下させるという手段を取り得るが、Ｇａ_２Ｏ_３基板の劈開を防ぐためには、切断レートを非常に小さく（例えば、０．１〜０．３ｍｍ／ｓｅｃ）設定する必要があり、切断工程に非常に長い時間を費やしてしまう。

また、従来、レーザー光により基板内部に改質領域を形成し、分離する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。改質領域は、基板の切断予定ラインに沿ってレーザー光の集光点を移動させることにより形成される領域であり、改質領域が適切に形成されている場合は、基板に外力を加えることにより、切断予定ラインに沿って基板を割ることができる。

特開２００８−６８３１９号公報 国際公開第２００８／１４６７４４号

しかしながら、Ｇａ_２Ｏ_３系基板のような強い劈開面を有する基板を分離する場合には、特許文献１、２に記載されているような方法では、外力を加えて分離する際に、分離する面と異なる面が劈開するおそれが高い。

本発明の目的の１つは、Ｇａ_２Ｏ_３系基板のような強い劈開面を有する基板を、劈開を発生させずに高速で分離することのできる基板の分離方法、及びその方法により基板を分離して得られる半導体素子を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［５］の基板の分離方法を提供する。また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、下記［６］〜［９］の半導体素子を提供する。

［１］第１の面に素子部が搭載された基板の内部の分離予定面に沿ってレーザー光の集光点を走査させて、前記分離予定面に沿って連続し、前記基板の前記第１の面の反対側の第２の面に達する変質領域を形成する工程と、ウェットエッチングにより、前記基板から前記変質領域を選択的に除去して空隙を形成する工程と、前記空隙を形成した後、前記第１の面と前記空隙との間の領域にレーザー光の集光点を走査させて、前記領域を除去する工程と、前記領域を除去した後、前記分離予定面に沿って前記基板を分離する工程と、を含む、基板の分離方法。

［２］前記第１の面と前記変質領域の間の領域の厚さが２０μｍ以上かつ５０μｍ以下となるように、前記変質領域を形成する、上記［１］に記載の基板の分離方法。

［３］前記基板がＧａ_２Ｏ_３系基板である、上記［１］又は［２］に記載の基板の分離方法。

［４］前記ウェットエッチングは、フッ化水素酸又はアルカリエッチャントをエッチャントとして用いて実施される、上記［３］に記載の基板の分離方法。

［５］第１の面に素子部が搭載されたＧａ_２Ｏ_３系基板の内部の分離予定面に沿ってレーザー光の集光点を走査させて、前記分離予定面に沿って連続し、少なくとも前記Ｇａ_２Ｏ_３系基板の前記第１の面の反対側の第２の面に達する変質領域を形成する工程と、ウェットエッチングにより、前記Ｇａ_２Ｏ_３系基板から前記変質領域を選択的に除去して空隙を形成する工程と、前記空隙を形成した後、前記分離予定面に沿って前記Ｇａ_２Ｏ_３系基板を分離する工程と、を含み、前記Ｇａ_２Ｏ_３系基板の主面及び分離予定面が（１００）面以外の面である、基板の分離方法。

［６］Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶からなる基板と、前記基板上に形成された素子部と、を有し、前記基板が、露出したＧａ_２Ｏ_３単結晶の劈開面を有さず、前記基板の側面の全面に連続したレーザー加工による凹凸が存在する、半導体素子。

［７］前記凹凸の最大高低差が３μｍ以下である、上記［６］に記載の半導体素子。

［８］前記縞状の凹凸が、前記基板の側面の上端から厚さ２０μｍ以上かつ５０μｍ以下の領域を除いた領域に形成された、上記［６］又は［７］に記載の半導体素子。

［９］Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶からなる基板と、前記基板上に形成された素子部と、を有し、前記基板が、露出したＧａ_２Ｏ_３単結晶の劈開面を有さず、前記基板の表面に、縁からの長さが５μｍ以上のチッピングが存在しない、半導体素子。

本発明の一態様によれば、Ｇａ_２Ｏ_３系基板のような強い劈開面を有する基板を、劈開を発生させずに高速で分離することのできる基板の分離方法、及びその方法により基板を分離して得られる半導体素子を提供することができる。

図１は、第１の実施の形態に係る基板の分離予定面の位置を模式的に示す平面図である。 図２（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施の形態に係る基板の分離方法を示す垂直断面図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、変質領域の形成を詳細に説明するための基板の垂直断面図である。 図４（ａ）〜（ｇ）は、第２の実施の形態に係る基板の分離方法を示す垂直断面図である。 図５は、実施例に係る、劈開が生じた後の基板の断面の光学顕微鏡写真である。 図６（ａ）は、実施例に係る、ウェットエッチングにより変質領域を除去した基板のブレイク前の上面写真であり、図６（ｂ）は、そのブレイク及びエキスパンド後の上面写真である。 図７（ａ）は、実施例に係る、ウェットエッチングにより変質領域が除去され、ブレイクされた基板の側面のＳＥＭ像である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の空隙の上端周辺を拡大したＳＥＭ像である。 図８（ａ）は、実施例に係る、第１の面と変質領域の間の領域の厚さを１５μｍとしたときの、ウェットエッチング直後の基板の上面写真である。図８（ｂ）は、変質領域の間の領域の厚さを２０μｍとしたときの、ウェットエッチング直後の基板の上面写真である。

［第１の実施の形態］
本実施の形態では、Ｇａ_２Ｏ_３系基板のような強い劈開面を有する基板を、劈開を発生させずに高速で分離する方法について述べる。

ここで、Ｇａ_２Ｏ_３系基板とは、β型の（Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_ｚ）_２Ｏ_３（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）単結晶を母結晶とするβ−Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶からなる基板であり、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｆｅ等の不純物を含んでいてもよい。

Ｇａ_２Ｏ_３系基板は、（１００）面に強い劈開性を有し、主面の面方位によらず、（１００）面での劈開が生じやすい。このため、本実施の形態に係る基板の分離方法は、Ｇａ_２Ｏ_３系基板の主面の面方位に依らず有効であるが、主面が（１００）面以外の面である場合には、分離の際に特に劈開が生じやすいため、特に有効である。

図１は、第１の実施の形態に係る基板１０の分離予定面１１の位置を模式的に示す平面図である。分離予定面１１は、典型的には、基板１０の厚さ方向に平行な面であり、図１に示されるように、基板１０内に格子を形成するように並んでいる。基板１０の表面の格子状に区切られた領域上には、ＬＥＤ等の素子部が各々形成され、基板１０が分離予定面１１に沿って分離された後、基板１０とその上の素子部からなる複数の半導体素子が得られる。

（基板の分離方法）
図２（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施の形態に係る基板１０の分離方法を示す垂直断面図である。

まず、図２（ａ）に示されるように、分離予定面１１により区画される基板１０の第１の面１０ａ上に素子部２０を形成する。ここで、素子部２０は、発光素子、ダイオード、トランジスタ、その他の回路素子等の半導体素子の基板を除いた部分である。

次に、図２（ｂ）に示されるように、基板１０の内部の分離予定面１１に沿ってレーザー光の集光点を走査させて、変質領域１２を形成する。

図３（ａ）〜（ｃ）は、変質領域１２の形成を詳細に説明するための基板１０の垂直断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、分離予定面１１に沿った基板１０の断面を表す。

図３（ａ）に示されるように、集光レンズ等により集光されたレーザー光１３を、集光点１４が分離予定面１１を移動するように走査させ、分離予定面１１に沿って連続した変質領域１２を形成する。

なお、基板１０がＧａ_２Ｏ_３系基板である場合、（１００）面に強い劈開性を有するため、分離予定面１１が（１００）面以外の面である場合には劈開が問題となることが多い。このため、基板１０がＧａ_２Ｏ_３系基板である場合は、分離予定面１１が（１００）面以外の面である場合に、本実施の形態に係る基板の分離方法は特に有効である。

変質領域１２は、レーザー光１３を照射された基板１０を構成する結晶が、多光子吸収過程を経て変質した領域である。ここで、結晶に加えられるエネルギーが小さすぎると変質領域１２は形成されない。一方、エネルギーが大きすぎると基板１０を構成する結晶が除去（アブレーション）されてしまい、Ｇａ_２Ｏ_３系基板のような強い劈開面を有する基板１０は、アブレーションと同時に劈開が生じるおそれが高い。

変質領域１２を形成するためのレーザー光１３は超短パルスレーザー光であり、例えば、基板１０がＧａ_２Ｏ_３系基板である場合、走査速度（スキャンスピード）が１００ｍｍ／ｓｅｃ、周波数が２００ｋＨｚ、中心波長が１０３０ｎｍ、パルス幅が１０ｐｓ以下、好ましくは数百ｆｓ〜１０ｐｓである。

そして、図３（ｂ）に示されるように、分離予定面１１に沿った集光点１４の走査を続け、基板１０の第１の面１０ａ及び第２の面１０ｂに達する、分離予定面１１に沿って連続した変質領域１２を形成する。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示した集光点１４の走査の経路は一例であり、集光点１４の走査の経路は限定されない。

図３（ｃ）は、分離予定面１１に垂直な基板１０の垂直断面図であり、形成された変質領域１２が基板１０の第１の面１０ａ及び第２の面１０ｂに達していることを示している。

後のウェットエッチングの工程において変質領域１２を除去する必要があるため、変質領域１２はエッチャントの侵入口を確保するために第２の面１０ｂに達していなければならず、また、全ての領域をエッチングするために分離予定面１１に沿って連続していなければならない。ウェットエッチングの工程の詳細については後述する。

変質領域１２を形成した後、図２（ｃ）に示されるように、基板１０の素子部２０側に、ワックス等の接着剤２１を用いてサファイア基板等の支持基板２２を貼り付ける。

次に、図２（ｄ）に示されるように、ウェットエッチングにより、基板１０から変質領域１２を選択的に除去して空隙１５を形成する。エッチャント２３には、例えば、基板１０がＧａ_２Ｏ_３系基板である場合、フッ化水素酸や、ＫＯＨ、ＮａＯＨ等のアルカリエッチャントを用いることができる。

次に、図２（ｅ）に示されるように、基板１０の第２の面１０ｂ側に、耐有機溶剤特性と耐熱特性を有するダイシングシート２４を貼り付け、基板１０を保持した状態で、接着剤２１を除去して支持基板２２を剥離する。

例えば、接着剤２１がワックスである場合、加熱して軟化させた後、アセトン等の有機溶剤で溶解させて除去することができる。なお、ダイシングシート２４以外の部材を用いて基板１０を保持してもよい。

次に、図２（ｆ）に示されるように、基板１０に外力を加えて基板１０を分離予定面１１に沿って完全に分離させて（ブレイク工程）、複数の半導体素子１を得た後、半導体素子１間の間隔を広げる（エキスパンド工程）。

なお、図２（ｅ）までの工程を経て、基板１０が分離予定面１１に沿って完全には分離されておらず、基板１０の僅かな部分が分離予定面１１上に残っていた場合であっても、変質領域１２が適切に形成され、ウェットエッチングにより除去されていれば、上記のブレイク工程により、劈開を生じることなく基板１０は分離予定面１１に沿って分離される。

［第２の実施の形態］
本発明の実施の形態は、ウェットエッチング工程における素子部へのダメージを防ぐために、第１の実施の形態の基板の分離工程に新たな工程が追加されている。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

（基板の分離方法）
図４（ａ）〜（ｇ）は、第２の実施の形態に係る基板１０の分離方法を示す垂直断面図である。

まず、図４（ａ）に示されるように、分離予定面１１により区画される基板１０の第１の面１０ａ上に素子部２０を形成する。

次に、図４（ｂ）に示されるように、基板１０の内部の分離予定面１１に沿ってレーザー光の集光点を走査させて、変質領域１６を形成する。変質領域１６は、第１の実施の形態の変質領域１２と異なり、基板１０の第１の面１０ａに達しないように形成される。なお、レーザー光による形成方法や、レーザー光の条件については、第１の実施の形態の変質領域１２のものと同じである。

次に、図４（ｃ）に示されるように、基板１０の素子部２０側に、ワックス等の接着剤２１を用いてサファイア基板等の支持基板２２を貼り付ける。

次に、図４（ｄ）に示されるように、ウェットエッチングにより、基板１０から変質領域１６を選択的に除去して空隙１７を形成する。このとき、空隙１７は基板１０の第１の面１０ａに達していないため、空隙１７に入り込んだエッチャント２３が空隙１７から基板１０と接着剤２１との界面に侵入し、素子部２０にダメージを与えるおそれがない。

この工程において、エッチャント２３の空隙１７からの侵入を効果的に防ぐためには、基板１０の第１の面１０ａと空隙１７との間の領域の厚さが２０μｍ以上であることが好ましい。このため、第１の面１０ａと変質領域１６の間の領域の厚さが２０μｍ以上となるように変質領域１６を形成することが好ましい。

なお、基板１０の側方（外周部分）の基板１０と接着剤２１との界面にエッチャント２３が侵入するおそれはあるが、外周部分に位置する素子部２０がダメージを受けても大きな問題にはならない。

次に、図４（ｅ）に示されるように、基板１０の第２の面１０ｂ側に、耐有機溶剤特性と耐熱特性を有するダイシングシート２４を貼り付け、基板１０を保持した状態で、接着剤２１を除去して支持基板２２を剥離する。

次に、図４（ｆ）に示されるように、基板１０の第１の面１０ａと空隙１７との間の領域に超短パルスレーザー光であるレーザー光１８の集光点を走査させて、その領域を除去（アブレーション）する。この工程では、基板１０を構成する結晶を変質させるのではなく、除去するため、このレーザー光１８の条件は変質領域１６を形成するためのレーザー光の条件と異なる。

例えば、基板１０がＧａ_２Ｏ_３系基板である場合、レーザー光１８の走査速度は１０ｍｍ／ｓｅｃ、周波数は２００ｋＨｚである。この場合、変質領域１６を形成するためのレーザー光と周波数は同じであるが、走査速度が遅いために、単位体積あたりのレーザー光により加えられるエネルギーが大きくなる。

この工程において、劈開面における劈開の発生を効果的に防ぐためには、基板１０の第１の面１０ａと空隙１７との間の領域の厚さが５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。また、レーザーアブレーションは５０μｍ程度の深さまでしかできないという問題もある。このため、第１の面１０ａと変質領域１６の間の領域の厚さが５０μｍ以下となるように変質領域１６を形成することが好ましく、３０μｍ以下となるように変質領域１６を形成することがより好ましい。

次に、図４（ｇ）に示されるように、基板１０に外力を加えて基板１０を分離予定面１１に沿って完全に分離させて（ブレイク工程）、複数の半導体素子１を得た後、半導体素子１間の間隔を広げる（エキスパンド工程）。

なお、図４（ｆ）に示されるアブレーション工程を省いて図４（ｇ）に示されるブレイク工程を実施した場合、劈開が生じる可能性が高い。

（実施の形態の効果）
上記第１の実施の形態によれば、Ｇａ_２Ｏ_３系基板のような強い劈開面を有する基板を、劈開を発生させずに高速で分離することができる。さらに、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態のウェットエッチング工程において素子部がダメージを受けるおそれがある場合には、これを防ぐことができる。

また、第１及び第２の実施の形態によれば、変質領域１２及び変質領域１６の厚さ（図３（ｃ）における横方向の幅）は、およそ２〜３μｍと非常に薄くすることができる。このため、基板１０上の分離予定面１１を挟んで隣接する素子部２０の間隔を小さく（例えば３０μｍ）することができる。一方、ダイシングにより基板を切断する場合には、ダイシングブレードの幅等を考慮して、素子部の間隔が２００μｍ程度は必要になる。例えば、２インチの基板上に３００μｍ×３００μｍの素子部を格子状に配置する場合、本実施の形態の方法によれば、ダイシングによる場合と比較して、１枚の基板からおよそ４倍程度の個数の半導体素子を得ることができる。

また、第１及び第２の形態の方法によれば、ウェットエッチングの工程以外はほとんど時間を要さず、また、ウェットエッチングの工程は複数枚の基板１０に対して同時に処理を行うことができるため、１枚あたりの処理時間を短縮することができる。このため、第１及び第２実施の形態の方法によれば、例えば、基板１０が直径２インチのＧａ_２Ｏ_３系基板である場合には、実質的に１枚あたり１時間程度で基板１０を分離することができる。一方、ダイシングによりＧａ_２Ｏ_３系基板を切断する場合には、劈開の発生を防ぐために切断レートを非常に小さく（例えば、０．１〜０．３ｍｍ／ｓｅｃ）設定する必要があり、１枚の直径２インチのＧａ_２Ｏ_３系基板を切断するためにおよそ７．５時間を要する。

上記実施の形態に係る基板１０として、（−２０１）面を主面とするβ−Ｇａ_２Ｏ_３結晶からなるＧａ_２Ｏ_３基板を用いて、劈開を生じることなく基板１０を分離するための条件を検証した。

まず、変質領域１２を形成するためのレーザー光のパルス幅を２０ｐｓ以上に設定したところ、変質領域１２を形成する工程において、変質領域１２を起点に劈開が発生した。

次に、レーザー光のパルス幅を１〜２ｐｓに設定したところ、光学顕微鏡による観察により、劈開が発生することなく変質領域１２が適切に形成されることが確認された。このときの変質領域１２の厚さは、２〜３μｍであった。

次に、変質領域１２を形成した後、上記実施の形態におけるウェットエッチング工程を省き、変質領域１２を除去せずに基板１０に外力を加えて分離（ブレイク）を試みたところ、劈開面である（１００）面に沿って劈開が生じ、分離予定面１１に沿って分離することはできなかった。

図５は、劈開が生じた後の基板１０の断面の光学顕微鏡写真である。変質領域１２を除去せずに基板１０に外力を加えた場合に劈開が生じるのは、β−Ｇａ_２Ｏ_３結晶の劈開性の強さの他に、変質領域の性質がＳｉ基板等の他の基板と異なることが原因である可能性がある。すなわち、Ｇａ_２Ｏ_３基板の場合、Ｓｉ基板等と比較して、結晶を変質させても強度の低下が小さく、分離しにくい可能性がある。このため、上記実施の形態は、レーザー加工による変質によって強度が低下しにくい結晶からなる基板の分離に特に効果的であるといえる。

図６（ａ）は、上記実施の形態に従い、ウェットエッチングにより変質領域１２を除去した基板１０のブレイク前の上面写真であり、図６（ｂ）は、そのブレイク及びエキスパンド後の上面写真である。

図６（ａ）、（ｂ）は、劈開が生じることなく基板１０が分離されていることを示している。また、ブレイク後の基板１０の縁近傍に、ダイシングによる切断時に見られるようなチッピング（表面の剥がれ）はほとんど見られなかった。少なくとも、縁からの長さが５μｍ以上のチッピングは発生しない。

図７（ａ）は、上記第１の実施の形態に従い、ウェットエッチングにより変質領域１２が除去され、ブレイクされた基板１０の側面のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像である。図７（ａ）の基板１０の中央近傍の厚さ方向に沿った線状の空隙は、紙面に垂直な方向に延びる空隙１５であり、この空隙１５に沿ったブレイクは行われていない。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）の空隙１５の上端周辺を拡大したＳＥＭ像である。

図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、分離後の半導体素子１の基板１０の側面には、ほぼ全面に渡って、レーザー加工による連続した細かい縞状の凹凸が見られる。この縞状の凹凸は、空隙１５に沿って基板１０のブレイクが行われることにより、基板１０の側面に現れるものであり、レーザー加工を用いた分離を行った場合に現れる特徴的なものである。この縞模様のうち、黒く写っている部分が窪んだ部分であり、レーザーの集光点１４の中心部分が走査された部分である。

図７（ａ）、（ｂ）に示される基板１０においては、分離予定面１１上の集光点１４の基板１０の面内方向のピッチが、基板１０の厚さ方向のピッチよりも長かった。このため、厚さ方向に沿った線状の空隙１５が分離予定面１１上に並んで形成され、縞状の凹凸が基板１０の側面に形成された。

このような分離後の基板１０の側面の凹凸の最大高低差は、集光点１４のスポット径（変質領域１２の厚さ）よりも小さくなる。集光点１４のスポット径は２〜３μｍであるため、凹凸の最大高低差は３μｍ以下であり、通常は１μｍ以下になる。なお、基板１０は変質領域１２を除去してから分離されるため、半導体素子１の基板１０の凹凸を有する側面は変質しておらず、単結晶からなる。

上記第２の実施の形態の方法を用いて基板１０を分離した場合は、基板１０の上面近傍の領域がレーザーアブレーションにより分離されるため、図７（ａ）、（ｂ）に示される縞状の凹凸は、基板１０の側面の上端近傍を除いた領域に形成される。例えば、レーザーアブレーションにより分離される領域が、基板１０の上面から厚さ２０μｍ以上かつ５０μｍ以下の領域である場合は、図７（ａ）、（ｂ）に示される縞状の凹凸は、基板１０の側面の上端から厚さ２０μｍ以上かつ５０μｍ以下の領域を除いた領域に形成される。

なお、変質領域１２が基板１の厚さ方向に不連続に形成された場合は、分離後の基板１０の側面の変質領域１２が形成されなかった領域には縞状の凹凸が形成されない。もっとも、変質領域１２が不連続である場合には、ウェットエッチングにより一部の変質領域１２しか除去することができないため、分離の際に劈開面である（１００）面に沿って劈開が生じ、分離予定面１１に沿って分離することができない。

また、ブレードダイシングにより基板を分離した場合は、ブレードのパス数に応じて基板の断面（分離後の基板の側面）には横縞が入る。また、ブレードの厚みによって、断面がテーパー状になる。

次に、第２の実施の形態の変質領域１６を形成する場合の、第１の面１０ａと変質領域１６の間の領域の厚さとエッチャント２３の空隙１７からの侵入しやすさとの関係について検証した。ここで、素子部２０の代用として検証用にＳｉＯ_２膜を基板１０の第１の面１０ａ上に形成し、変質領域１６を挟んで隣接するＳｉＯ_２膜の間隔を４０μｍ、接着剤２１としてのワックスの厚さを５μｍとした。

図８（ａ）は、第１の面１０ａと変質領域１６の間の領域の厚さを１５μｍとしたときの、ウェットエッチング直後の基板１０の一例の上面写真であり、エッチャント２３が空隙１７から基板１０と接着剤２１との界面に侵入し、素子部２０としてのＳｉＯ_２膜にダメージを与える場合があることを示している。

図８（ｂ）は、変質領域１６の間の領域の厚さを２０μｍとしたときの、ウェットエッチング直後の基板１０の上面写真であり、エッチャント２３が空隙１７から侵入しておらず、素子部２０としてのＳｉＯ_２膜がダメージを受けていないことを示している。変質領域１６の間の領域の厚さを２０μｍとしたときには、検証を行ったいずれの基板１０においても素子部２０としてのＳｉＯ_２膜にダメージは確認されなかった。

また、第１の面１０ａと変質領域１６の間の領域の厚さを２２.５μｍ、２５μｍとしたときも、素子部２０としてのＳｉＯ_２膜にダメージは確認されなかった。

以下の表１は、上記第２の実施の形態における図４（ｆ）に示されるアブレーション工程の加工条件とアブレーション後の基板１０の状態との関係の評価結果をしめす。

表１の「厚さ」は、基板１０の第１の面１０ａと空隙１７との間の領域の厚さを指す。また、「パルス幅」、「エネルギー」、「走査速度」は、それぞれアブレーション工程におけるレーザー光の出力条件である。また、「パス」は、アブレーション工程においてレーザー加工を施す回数である。

「評価」は、アブレーション後の基板１０の状態の評価であって、「○」は状態がよいこと、「◎」は特に状態がよいこと、「△」は分離可能ではあったが比較的状態がよくないことを表す。

条件３によるアブレーションでは、レーザー処理時に基板１０を保持しているダイシングシート２４が焼け、基板１０の裏面が汚れてしまった。これは、レーザー光のエネルギーが高すぎたことによると考えられる。

条件６によるアブレーションでは、アブレーション後の基板１０を分離に比較的大きな外力が必要であった。これは、パルス発振されるレーザー光の走査速度が速すぎて、アブレーションされた領域の基板１０の表面に平行な方向の間隔が広くなったためと考えられる。

表１に示される評価結果は、分離しやすい状態の基板１０を得るためには、アブレーション工程におけるレーザー光の「パルス幅」、「エネルギー」、「走査速度」が、それぞれ１．１〜１．５ｐｓ、２．５〜５μＪ、１０ｍｍ／ｓ以下であることが好ましく、「厚さ」が２５μｍ以下であることが好ましいことを示している。また、アブレーション工程に費やされる時間を短縮するためには、「パス」が２以下であることが好ましい。

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…半導体素子、 １０…基板、 １０ａ…第１の面、 １０ｂ…第２の面、 １１…分離予定面、 １２、１６…変質領域、 １３、１８…レーザー光、 １４…集光点、 １５、１７…空隙、 ２０…素子部、 ２３…エッチャント

Claims (9)

1. 第１の面に素子部が搭載された基板の内部の分離予定面に沿ってレーザー光の集光点を走査させて、前記分離予定面に沿って連続し、前記基板の前記第１の面の反対側の第２の面に達する変質領域を形成する工程と、
   ウェットエッチングにより、前記基板から前記変質領域を選択的に除去して空隙を形成する工程と、
   前記空隙を形成した後、前記第１の面と前記空隙との間の領域にレーザー光の集光点を走査させて、前記領域を除去する工程と、
   前記領域を除去した後、前記分離予定面に沿って前記基板を分離する工程と、
   を含む、基板の分離方法。
2. 前記第１の面と前記変質領域の間の領域の厚さが２０μｍ以上かつ５０μｍ以下となるように、前記変質領域を形成する、
   請求項１に記載の基板の分離方法。
3. 前記基板がＧａ_２Ｏ_３系基板である、
   請求項１又は２に記載の基板の分離方法。
4. 前記ウェットエッチングは、フッ化水素酸又はアルカリエッチャントをエッチャントとして用いて実施される、
   請求項３に記載の基板の分離方法。
5. 第１の面に素子部が搭載されたＧａ_２Ｏ_３系基板の内部の分離予定面に沿ってレーザー光の集光点を走査させて、前記分離予定面に沿って連続し、少なくとも前記Ｇａ_２Ｏ_３系基板の前記第１の面の反対側の第２の面に達する変質領域を形成する工程と、
   ウェットエッチングにより、前記Ｇａ_２Ｏ_３系基板から前記変質領域を選択的に除去して空隙を形成する工程と、
   前記空隙を形成した後、前記分離予定面に沿って前記Ｇａ_２Ｏ_３系基板を分離する工程と、
   を含み、
   前記Ｇａ_２Ｏ_３系基板の主面及び分離予定面が（１００）面以外の面である、基板の分離方法。
6. Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶からなる基板と、
   前記基板上に形成された素子部と、
   を有し、
   前記基板が、露出したＧａ_２Ｏ_３単結晶の劈開面を有さず、
   前記基板の側面に縞状の凹凸が存在する、
   半導体素子。
7. 前記縞状の凹凸の最大高低差が３μｍ以下である、
   請求項６に記載の半導体素子。
8. 前記縞状の凹凸が、前記基板の側面の上端から厚さ２０μｍ以上かつ５０μｍ以下の領域を除いた領域に形成された、
   請求項６又は７に記載の半導体素子。
9. Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶からなる基板と、
   前記基板上に形成された素子部と、
   を有し、
   前記基板が、露出したＧａ_２Ｏ_３単結晶の劈開面を有さず、
   前記基板の表面に、縁からの長さが５μｍ以上のチッピングが存在しない、
   半導体素子。