JP2000101195A - 半導体装置の製造方法及びその構造 - Google Patents
半導体装置の製造方法及びその構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サファイア基板等の六方晶系基板上に形成さ
れた窒化ガリウム系半導体層からなる半導体装置におい
て、基板の切断を容易にし、半導体層の劈開を可能とす
る半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 サファイア基板等の六方晶系基板上に窒
化物半導体層からなる半導体素子を形成して各半導体素
子に分割する場合、サファイア基板の裏面に窒化金属薄
膜を設けることにより、任意の方向にサファイア基板を
容易に切断できる。サファイア基板上に形成された半導
体層の劈開方向に合わせて基板の切断方向を選択する。
れた窒化ガリウム系半導体層からなる半導体装置におい
て、基板の切断を容易にし、半導体層の劈開を可能とす
る半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 サファイア基板等の六方晶系基板上に窒
化物半導体層からなる半導体素子を形成して各半導体素
子に分割する場合、サファイア基板の裏面に窒化金属薄
膜を設けることにより、任意の方向にサファイア基板を
容易に切断できる。サファイア基板上に形成された半導
体層の劈開方向に合わせて基板の切断方向を選択する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サファイア基板等
の六方晶系基板上に形成された窒化ガリウム系半導体層
からなる半導体装置の製造方法に関し、特に、基板の切
断を容易にし、半導体層の劈開を可能とする半導体装置
の製造方法に関する。
の六方晶系基板上に形成された窒化ガリウム系半導体層
からなる半導体装置の製造方法に関し、特に、基板の切
断を容易にし、半導体層の劈開を可能とする半導体装置
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在使用されている比較的長波長のレー
ザダイオードや発光ダイオード等の発光素子は、ジンク
ブレンド（Zinc Blende）構造を有するＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＩｎＰ等の基板上にＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧ
ａＡｓ等の化合物半導体材料を結晶成長させ、これをチ
ップ化して作製されている。かかるジンクブレンド構造
を有する単結晶基板は、＜１１０＞方向に劈開性を有す
るので、針状のスクライバを用いてこの方向にスクライ
ブラインを形成し、このスクライブラインに沿って基板
を押し割り、劈開することにより、容易にチップ状に分
離することができる。また、レーザダイオードにおいて
は、かかる劈開面を共振器端面として使用することがで
きる。
ザダイオードや発光ダイオード等の発光素子は、ジンク
ブレンド（Zinc Blende）構造を有するＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＩｎＰ等の基板上にＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧ
ａＡｓ等の化合物半導体材料を結晶成長させ、これをチ
ップ化して作製されている。かかるジンクブレンド構造
を有する単結晶基板は、＜１１０＞方向に劈開性を有す
るので、針状のスクライバを用いてこの方向にスクライ
ブラインを形成し、このスクライブラインに沿って基板
を押し割り、劈開することにより、容易にチップ状に分
離することができる。また、レーザダイオードにおいて
は、かかる劈開面を共振器端面として使用することがで
きる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】青色発光素子に用いら
れるＧａＮに代表される窒化ガリウム系III−Ｖ族化合
物半導体は、通常、サファイア基板上に成長されるが、
サファイア基板は六方晶系結晶であるため劈開性が弱
く、また、その上に成長させたＧａＮ層と劈開方向が異
なっている。このため、ダイシングやスクライビングを
行う場合には、強制的に基板を切断して各チップに分離
しなければならず、基板に不用な力がかかることとな
る。このため、転位の増殖等により結晶性が悪化するな
ど素子に悪影響を及ぼし、素子の発光効率の低下、寿命
の悪化等を引き起こすという問題があった。特に、レー
ザダイオードにおいては、共振器端面を劈開面から形成
することができなかったため、共振器端面の作製にドラ
イエッチングを用いる方法や、サファイア基板を研磨し
た後にスクライビングを行う方法が用いられているが、
端面形状の悪化や研磨中の割れ等の問題があり、素子特
性の劣化や製造歩留り低下の原因となっていた。そこ
で、本発明は、サファイア基板等の六方晶系基板上に形
成された窒化ガリウム系半導体層からなる半導体装置に
おいて、基板の切断を容易にし、半導体層の劈開を可能
とする半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
れるＧａＮに代表される窒化ガリウム系III−Ｖ族化合
物半導体は、通常、サファイア基板上に成長されるが、
サファイア基板は六方晶系結晶であるため劈開性が弱
く、また、その上に成長させたＧａＮ層と劈開方向が異
なっている。このため、ダイシングやスクライビングを
行う場合には、強制的に基板を切断して各チップに分離
しなければならず、基板に不用な力がかかることとな
る。このため、転位の増殖等により結晶性が悪化するな
ど素子に悪影響を及ぼし、素子の発光効率の低下、寿命
の悪化等を引き起こすという問題があった。特に、レー
ザダイオードにおいては、共振器端面を劈開面から形成
することができなかったため、共振器端面の作製にドラ
イエッチングを用いる方法や、サファイア基板を研磨し
た後にスクライビングを行う方法が用いられているが、
端面形状の悪化や研磨中の割れ等の問題があり、素子特
性の劣化や製造歩留り低下の原因となっていた。そこ
で、本発明は、サファイア基板等の六方晶系基板上に形
成された窒化ガリウム系半導体層からなる半導体装置に
おいて、基板の切断を容易にし、半導体層の劈開を可能
とする半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、発明者らは鋭意
研究の結果、サファイア基板等の六方晶系の単結晶基板
上に窒化物半導体層からなる半導体素子を形成して各半
導体素子に分割する場合、基板裏面に窒化金属薄膜を設
けることにより、任意の方向に基板を容易に切断できる
ようになること、これにより、基板上に形成された半導
体層の劈開方向に合わせて基板の切断方向が選択できる
ことを見出し、本発明を完成した。
研究の結果、サファイア基板等の六方晶系の単結晶基板
上に窒化物半導体層からなる半導体素子を形成して各半
導体素子に分割する場合、基板裏面に窒化金属薄膜を設
けることにより、任意の方向に基板を容易に切断できる
ようになること、これにより、基板上に形成された半導
体層の劈開方向に合わせて基板の切断方向が選択できる
ことを見出し、本発明を完成した。
【０００５】即ち、本発明は、六方晶系の単結晶基板上
に窒化ガリウム系半導体層を積層成長し、該半導体層上
に電極を形成して複数の半導体素子とし、該単結晶基板
を切断して各半導体素子に分割する半導体装置の製造方
法であって、上記単結晶基板の裏面上に金属薄膜を形成
し、該金属薄膜を窒化して窒化金属薄膜とし、該窒化金
属薄膜側から該単結晶基板に達するスクライブラインを
形成し、該スクライブラインに沿って該単結晶基板及び
該半導体層を切断することを特徴とする半導体装置の製
造方法である。このように、基板の裏面に窒化金属薄膜
を形成することにより、基板を押し割る力が、従来の方
法と比較して、１／１０程度で済み、余計な力が基板に
かからず、チッピングや欠けの発生を抑えることが可能
となる。また、基板のいずれの方向に対しても、基板を
簡単に割ることができるため、基板上に形成された窒化
ガリウム系半導体層の劈開方向に沿って基板及び半導体
層を割ることも可能となる。これにより、劈開面を、レ
ーザダイオードの共振器端面として使用することもでき
る。
に窒化ガリウム系半導体層を積層成長し、該半導体層上
に電極を形成して複数の半導体素子とし、該単結晶基板
を切断して各半導体素子に分割する半導体装置の製造方
法であって、上記単結晶基板の裏面上に金属薄膜を形成
し、該金属薄膜を窒化して窒化金属薄膜とし、該窒化金
属薄膜側から該単結晶基板に達するスクライブラインを
形成し、該スクライブラインに沿って該単結晶基板及び
該半導体層を切断することを特徴とする半導体装置の製
造方法である。このように、基板の裏面に窒化金属薄膜
を形成することにより、基板を押し割る力が、従来の方
法と比較して、１／１０程度で済み、余計な力が基板に
かからず、チッピングや欠けの発生を抑えることが可能
となる。また、基板のいずれの方向に対しても、基板を
簡単に割ることができるため、基板上に形成された窒化
ガリウム系半導体層の劈開方向に沿って基板及び半導体
層を割ることも可能となる。これにより、劈開面を、レ
ーザダイオードの共振器端面として使用することもでき
る。
【０００６】また、上記基板上に形成された上記窒化ガ
リウム系半導体層の劈開方向である該半導体層の
リウム系半導体層の劈開方向である該半導体層の
【数３】 方向（以下、「数３の方向」という。）に上記スクライ
ブラインを形成することが好ましい。このように、数３
の方向にスクライブラインを形成することにより、基板
上の窒化ガリウム系半導体層を劈開面で分割することが
可能となる。
ブラインを形成することが好ましい。このように、数３
の方向にスクライブラインを形成することにより、基板
上の窒化ガリウム系半導体層を劈開面で分割することが
可能となる。
【０００７】上記単結晶基板にサファイア（０００１）
基板を用いた場合、該サファイア基板の
基板を用いた場合、該サファイア基板の
【数４】 方向（以下、「数４の方向」という。）に上記スクライ
ブラインを形成することが好ましい。サファイア（００
０１）基板上に窒化ガリウム系半導体層を形成した場
合、サファイア基板の数４の方向が、窒化ガリウム系半
導体層の数３の方向に相当するからである。
ブラインを形成することが好ましい。サファイア（００
０１）基板上に窒化ガリウム系半導体層を形成した場
合、サファイア基板の数４の方向が、窒化ガリウム系半
導体層の数３の方向に相当するからである。
【０００８】上記金属薄膜の融点は、１２００℃以上で
あることが好ましい。基板上への結晶成長工程におい
て、基板裏面に形成した金属薄膜が悪影響を及ぼさない
ようにするためである。
あることが好ましい。基板上への結晶成長工程におい
て、基板裏面に形成した金属薄膜が悪影響を及ぼさない
ようにするためである。
【０００９】特に、上記金属薄膜の融点は、１３００℃
以上であることが好ましい。
以上であることが好ましい。
【００１０】上記金属薄膜は、チタン、モリブデン、タ
ングステン、タンタル、ニオブからなる群から選択され
る１種からなることが好ましい。かかる金属材料は、高
融点金属であり、これらの金属薄膜を用いることによ
り、基板上への結晶成長工程においても成長層に悪影響
を及ぼさないからである。
ングステン、タンタル、ニオブからなる群から選択され
る１種からなることが好ましい。かかる金属材料は、高
融点金属であり、これらの金属薄膜を用いることによ
り、基板上への結晶成長工程においても成長層に悪影響
を及ぼさないからである。
【００１１】また、本発明は、少なくとも六方晶系の単
結晶基板と、該単結晶基板の一方の面上に積層形成され
た窒化ガリウム系半導体層と、該半導体層上に形成され
た電極とを含む半導体装置であって、該単結晶基板の他
方の面に、窒化金属薄膜を備えたことを特徴とする半導
体装置でもある。
結晶基板と、該単結晶基板の一方の面上に積層形成され
た窒化ガリウム系半導体層と、該半導体層上に形成され
た電極とを含む半導体装置であって、該単結晶基板の他
方の面に、窒化金属薄膜を備えたことを特徴とする半導
体装置でもある。
【００１２】また、本発明は、上記窒化ガリウム系半導
体層が、上記単結晶基板上に順次積層形成された第１ク
ラッド層と、活性層と、第２クラッド層とを少なくとも
含み、該半導体層を切断して形成された劈開面をレーザ
ダイオードの共振器端面とすることを特徴とする半導体
装置でもある。基板の裏面に金属薄膜を備えることによ
り、半導体層を劈開面で切断でき、かかる劈開面をレー
ザダイオードの共振器端面として使用することができ
る。従って、共振器端面を、従来のように、エッチング
等により形成することが不要となる。
体層が、上記単結晶基板上に順次積層形成された第１ク
ラッド層と、活性層と、第２クラッド層とを少なくとも
含み、該半導体層を切断して形成された劈開面をレーザ
ダイオードの共振器端面とすることを特徴とする半導体
装置でもある。基板の裏面に金属薄膜を備えることによ
り、半導体層を劈開面で切断でき、かかる劈開面をレー
ザダイオードの共振器端面として使用することができ
る。従って、共振器端面を、従来のように、エッチング
等により形成することが不要となる。
【００１３】上記窒化金属薄膜は、窒化チタン、窒化モ
リブデン、窒化タングステン、窒化タンタル、窒化ニオ
ブからなる群から選択される１種からなることが好まし
い。
リブデン、窒化タングステン、窒化タンタル、窒化ニオ
ブからなる群から選択される１種からなることが好まし
い。
【００１４】上記窒化金属薄膜は、１２００℃以下で熱
分解しないことが好ましい。
分解しないことが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の第１の実
施の形態にかかる半導体装置の製造方法ついて、図１、
２を参照しながら説明する。図１に示すように、まず、
１００μｍの厚さの成長用サファイア（０００１）単結
晶基板１の半導体層を成長させる側と反対側の面（以
下、「裏面」という。）に、スパッタ法等を用いて、Ｔ
ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ等からなる金属薄膜２を約５
０〜５００ｎｍ程度形成する。
施の形態にかかる半導体装置の製造方法ついて、図１、
２を参照しながら説明する。図１に示すように、まず、
１００μｍの厚さの成長用サファイア（０００１）単結
晶基板１の半導体層を成長させる側と反対側の面（以
下、「裏面」という。）に、スパッタ法等を用いて、Ｔ
ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ等からなる金属薄膜２を約５
０〜５００ｎｍ程度形成する。
【００１６】次に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法
を用いて、サファイア基板１の表面上に窒化ガリウム系
化合物半導体層を成長させる。以下、その過程について
具体的に述べる。裏面に金属薄膜２を形成したサファイ
ア基板１を反応炉内のサセプタ上に設置し、真空排気し
た後、水素気流中で約１１００℃に昇温し、サファイア
基板表面の清浄化を行う。
を用いて、サファイア基板１の表面上に窒化ガリウム系
化合物半導体層を成長させる。以下、その過程について
具体的に述べる。裏面に金属薄膜２を形成したサファイ
ア基板１を反応炉内のサセプタ上に設置し、真空排気し
た後、水素気流中で約１１００℃に昇温し、サファイア
基板表面の清浄化を行う。
【００１７】その後、基板温度を約５５０℃まで隆温
し、V族原料であるアンモニア（ＮＨ3）を反応管内に導
入し、一定時間経過した後、III族原料であるトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）を供給してバッファ層３の成長を
行う。かかる工程において、ＮＨ3を導入した直後から
サファイア基板１の裏面に形成された金属薄膜２は窒化
され、安定な窒化金属薄膜４となる。
し、V族原料であるアンモニア（ＮＨ3）を反応管内に導
入し、一定時間経過した後、III族原料であるトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）を供給してバッファ層３の成長を
行う。かかる工程において、ＮＨ3を導入した直後から
サファイア基板１の裏面に形成された金属薄膜２は窒化
され、安定な窒化金属薄膜４となる。
【００１８】尚、サファイア基板１の裏面に、スパッタ
法等を用いて、Ｔｉ等の金属薄膜２を約５０〜５００ｎ
ｍ程度形成した後、サファイア基板１をＮＨ3雰囲気内
で熱処理して、予め、金属薄膜２を窒化金属薄膜４とし
たサファイア基板１を用いて、結晶成長を行っても構わ
ない。また、ＮＨ3雰囲気内で熱処理する代わりに、金
属薄膜２に窒素イオンビームを照射して金属薄膜２を窒
化し、窒化金属薄膜４としても構わない。
法等を用いて、Ｔｉ等の金属薄膜２を約５０〜５００ｎ
ｍ程度形成した後、サファイア基板１をＮＨ3雰囲気内
で熱処理して、予め、金属薄膜２を窒化金属薄膜４とし
たサファイア基板１を用いて、結晶成長を行っても構わ
ない。また、ＮＨ3雰囲気内で熱処理する代わりに、金
属薄膜２に窒素イオンビームを照射して金属薄膜２を窒
化し、窒化金属薄膜４としても構わない。
【００１９】次に、基板温度を約１１００℃に昇温し、
ＴＭＧ、ＮＨ3及びドーパントとしてＳｉＨ4等を供給
し、ｎ−ＧａＮ層５を２〜５μｍ程度成長する。
ＴＭＧ、ＮＨ3及びドーパントとしてＳｉＨ4等を供給
し、ｎ−ＧａＮ層５を２〜５μｍ程度成長する。
【００２０】次に、上述のガスに、トリメチルアルミニ
ウム（ＴＭＡ）を加え、Ｓｉが添加されたｎ型ＡｌxＧ
ａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）層を、ｎ型クラッド層６として
０．１〜０．５μｍ程度形成する。
ウム（ＴＭＡ）を加え、Ｓｉが添加されたｎ型ＡｌxＧ
ａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）層を、ｎ型クラッド層６として
０．１〜０．５μｍ程度形成する。
【００２１】次に、基板温度を７５０〜８５０℃程度に
隆温した後、上述のＴＭＡに代えてトリメチルインジウ
ム（ＴＭＩ）を導入し、バンドギャップがクラッド層６
よりも小さくなるような材料ＩｎyＧａl-yＮ（０≦ｙ＜
１）からなる活性層７を０．０５〜０．１μｍ程度形成
する。
隆温した後、上述のＴＭＡに代えてトリメチルインジウ
ム（ＴＭＩ）を導入し、バンドギャップがクラッド層６
よりも小さくなるような材料ＩｎyＧａl-yＮ（０≦ｙ＜
１）からなる活性層７を０．０５〜０．１μｍ程度形成
する。
【００２２】次に、ｎ型クラッド層６の成長に用いたガ
スと同じ原料ガスを用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ
4に代えてｐ型ドーパントのシクロペンタジエニルマグ
ネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を加えて、ｐ型クラッド層８と
してｐ−ＡｌxＧａl-xＮ（０＜ｘ＜１）層を成長させ
る。
スと同じ原料ガスを用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ
4に代えてｐ型ドーパントのシクロペンタジエニルマグ
ネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を加えて、ｐ型クラッド層８と
してｐ−ＡｌxＧａl-xＮ（０＜ｘ＜１）層を成長させ
る。
【００２３】次に、コンタクト層９の形成のために、Ｔ
ＭＧ、ＮＨ3、Ｃｐ2Ｍｇの混合ガスを導入し、ｐ−Ｇａ
Ｎ層９を０．３〜１μｍ程度成長させる。
ＭＧ、ＮＨ3、Ｃｐ2Ｍｇの混合ガスを導入し、ｐ−Ｇａ
Ｎ層９を０．３〜１μｍ程度成長させる。
【００２４】次に、約８００℃の窒素雰囲気中で、基板
全体の熱処理を行い、Ｍｇの活性化を行う。
全体の熱処理を行い、Ｍｇの活性化を行う。
【００２５】次に、ｎ側電極を形成するために、フォト
リソグラフィー技術を用いてパターニングを行った後、
成長した半導体層の一部をドライエッチングにより除去
してｎ−ＧａＮ層５の一部を露出させる。続いて、所定
の位置に、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｌ／Ｔｉ等の金属をスパッタ
法等により順次積層して、ｐ側電極１０及びｎ側電極１
１を作製する。
リソグラフィー技術を用いてパターニングを行った後、
成長した半導体層の一部をドライエッチングにより除去
してｎ−ＧａＮ層５の一部を露出させる。続いて、所定
の位置に、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｌ／Ｔｉ等の金属をスパッタ
法等により順次積層して、ｐ側電極１０及びｎ側電極１
１を作製する。
【００２６】以上の工程により、図２に示すような発光
ダイオードが、同一基板上に複数形成される。続いて、
以下の工程に従って、かかる複数の発光ダイオードを、
夫々の発光ダイオードに分割する。即ち、上記工程で基
板上に形成した分離パターン（図示せず）に沿って、針
状のスクライバーを用いて、基板１を裏面から切り欠い
て、スクライブラインを形成する。分離パターンは、か
かるスクライブラインが、サファイア基板１上に形成さ
れたＧａＮ等の窒化ガリウム系半導体層の劈開方向（数
３の方向）となるように形成される。尚、窒化ガリウム
系半導体層の劈開方向（数３の方向）は、サファイア
（０００１）基板１の数４の方向に相当する。
ダイオードが、同一基板上に複数形成される。続いて、
以下の工程に従って、かかる複数の発光ダイオードを、
夫々の発光ダイオードに分割する。即ち、上記工程で基
板上に形成した分離パターン（図示せず）に沿って、針
状のスクライバーを用いて、基板１を裏面から切り欠い
て、スクライブラインを形成する。分離パターンは、か
かるスクライブラインが、サファイア基板１上に形成さ
れたＧａＮ等の窒化ガリウム系半導体層の劈開方向（数
３の方向）となるように形成される。尚、窒化ガリウム
系半導体層の劈開方向（数３の方向）は、サファイア
（０００１）基板１の数４の方向に相当する。
【００２７】本実施の形態では、約５０〜５００ｎｍの
窒化金属薄膜４がサファイア基板１の裏面に形成されて
いるため、スクライブラインは、かかる窒化金属薄膜４
を通ってサファイア基板１の裏面が切り欠かれるように
して形成する。
窒化金属薄膜４がサファイア基板１の裏面に形成されて
いるため、スクライブラインは、かかる窒化金属薄膜４
を通ってサファイア基板１の裏面が切り欠かれるように
して形成する。
【００２８】この場合、窒化金属薄膜４を形成しない従
来のスクライブ方法では、サファイア基板は劈開性が弱
いため、スクライブラインに沿って、サファイア基板１
及びその上に形成された窒化ガリウム系半導体層を、機
械的に切断する必要があった。このため、切断時に、サ
ファイア基板１に余計な力がかかり、チッピングや欠け
を生じ、また、切断面も凹凸を有する形状となってい
た。これに対して、窒化金属薄膜４を裏面に形成した本
方法では、サファイア基板１を押し割る力が、従来の窒
化金属薄膜４を形成しない方法と比較して、１／１０程
度で済み、余計な力がサファイア基板１にかからず、チ
ッピングや欠けの発生を抑えることが可能となる。ま
た、サファイア基板１のいずれの方向に対しても、上述
のように、サファイア基板１を簡単に割ることができ
る。また、サファイア基板１の裏面に窒化金属薄膜４が
形成された素子構造となるため、素子とダイパッドとの
接着性が向上し、ダイボンドを容易に行うことが可能と
なる。
来のスクライブ方法では、サファイア基板は劈開性が弱
いため、スクライブラインに沿って、サファイア基板１
及びその上に形成された窒化ガリウム系半導体層を、機
械的に切断する必要があった。このため、切断時に、サ
ファイア基板１に余計な力がかかり、チッピングや欠け
を生じ、また、切断面も凹凸を有する形状となってい
た。これに対して、窒化金属薄膜４を裏面に形成した本
方法では、サファイア基板１を押し割る力が、従来の窒
化金属薄膜４を形成しない方法と比較して、１／１０程
度で済み、余計な力がサファイア基板１にかからず、チ
ッピングや欠けの発生を抑えることが可能となる。ま
た、サファイア基板１のいずれの方向に対しても、上述
のように、サファイア基板１を簡単に割ることができ
る。また、サファイア基板１の裏面に窒化金属薄膜４が
形成された素子構造となるため、素子とダイパッドとの
接着性が向上し、ダイボンドを容易に行うことが可能と
なる。
【００２９】尚、発光ダイオードの代わりに、上記工程
とほぼ同様の工程を用いることにより、サファイア基板
１の上に複数のレーザダイオードを形成することも可能
である。このように、レーザダイオードを形成した場
合、夫々のレーザダイオードへの分割工程において、窒
化ガリウム系半導体層を劈開面で分割して、かかる劈開
面を共振器端面とすることが必要となる。しかしなが
ら、従来の分割方法では、サファイア基板１の切断が困
難であったため、サファイア基板１を切断すると同時に
半導体層を劈開面で分割することは困難であった。これ
に対して、本実施の形態にかかる方法では、任意の方向
に、かつ従来の１／１０程度の力で、サファイア基板１
を切断できるため、窒化ガリウム系半導体層の劈開方向
（数３方向）に沿ってサファイア基板１にスクライブラ
インを形成し、かかるスクライブラインに沿ってサファ
イア基板１を切断することにより、サファイア基板１上
の窒化ガリウム層を劈開面で割ることが可能となる。従
って、かかる劈開面を、レーザダイオードの共振器端面
として使用することが可能となる。
とほぼ同様の工程を用いることにより、サファイア基板
１の上に複数のレーザダイオードを形成することも可能
である。このように、レーザダイオードを形成した場
合、夫々のレーザダイオードへの分割工程において、窒
化ガリウム系半導体層を劈開面で分割して、かかる劈開
面を共振器端面とすることが必要となる。しかしなが
ら、従来の分割方法では、サファイア基板１の切断が困
難であったため、サファイア基板１を切断すると同時に
半導体層を劈開面で分割することは困難であった。これ
に対して、本実施の形態にかかる方法では、任意の方向
に、かつ従来の１／１０程度の力で、サファイア基板１
を切断できるため、窒化ガリウム系半導体層の劈開方向
（数３方向）に沿ってサファイア基板１にスクライブラ
インを形成し、かかるスクライブラインに沿ってサファ
イア基板１を切断することにより、サファイア基板１上
の窒化ガリウム層を劈開面で割ることが可能となる。従
って、かかる劈開面を、レーザダイオードの共振器端面
として使用することが可能となる。
【００３０】実施の形態２．本発明の第２の実施の形態
にかかる半導体装置の製造方法ついて、図３〜５を参照
しながら説明する。まず、厚みが３００μｍのサファイ
ア（０００１）基板１を、反応炉内のサセプタ上に設置
し、真空排気した後、水素気流中で約１１００℃に昇温
し、サファイア基板１の表面の清浄化を行う。
にかかる半導体装置の製造方法ついて、図３〜５を参照
しながら説明する。まず、厚みが３００μｍのサファイ
ア（０００１）基板１を、反応炉内のサセプタ上に設置
し、真空排気した後、水素気流中で約１１００℃に昇温
し、サファイア基板１の表面の清浄化を行う。
【００３１】その後、基板温度を約５５０℃まで降温
し、Ｖ族原料であるアンモニア（ＮＨ3）を反応管内に
導入し、一定時間経過後、III族原料であるトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）を供給して、バッファ層３の成長を
行う。
し、Ｖ族原料であるアンモニア（ＮＨ3）を反応管内に
導入し、一定時間経過後、III族原料であるトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）を供給して、バッファ層３の成長を
行う。
【００３２】次に、基板温度を約１１００℃に昇温し、
ＴＭＧ、ＮＨ3及びドーパントとしてＳｉＨ4等を供給
し、ｎ−ＧａＮ層５を２〜５μｍ程度成長させる。
ＴＭＧ、ＮＨ3及びドーパントとしてＳｉＨ4等を供給
し、ｎ−ＧａＮ層５を２〜５μｍ程度成長させる。
【００３３】次に、上述のガスにトリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡ）を加え、Ｓｉが添加されたｎ−ＡｌxＧａ
l-xＮ（０＜ｘ＜１）層をｎ型クラッド層６として０．
１〜０．５μｍ程度成長させる。
ム（ＴＭＡ）を加え、Ｓｉが添加されたｎ−ＡｌxＧａ
l-xＮ（０＜ｘ＜１）層をｎ型クラッド層６として０．
１〜０．５μｍ程度成長させる。
【００３４】次に、基板温度を７５０〜８５０℃程度に
降温した後、上述のＴＭＡに変えてトリメチルインジウ
ム（ＴＭＩ）を導入し、バンドギャップがクラッド層６
よりも小さくなるような材料ＩｎyＧａl-yＮ（０≦ｙ＜
１）からなる活性層７を０．０５〜０．１μｍ程度成長
させる。
降温した後、上述のＴＭＡに変えてトリメチルインジウ
ム（ＴＭＩ）を導入し、バンドギャップがクラッド層６
よりも小さくなるような材料ＩｎyＧａl-yＮ（０≦ｙ＜
１）からなる活性層７を０．０５〜０．１μｍ程度成長
させる。
【００３５】更に、ｎ型クラッド層６の成長に用いたガ
スと同じ原料ガスで、ドーパントガスとして、ＳｉＨ4
に代えてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍ
ｇ）を加え、ｐ型クラッド層８としてｐ−ＡｌxＧａl-x
Ｎ（０＜ｘ＜１）層を成長させる。
スと同じ原料ガスで、ドーパントガスとして、ＳｉＨ4
に代えてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍ
ｇ）を加え、ｐ型クラッド層８としてｐ−ＡｌxＧａl-x
Ｎ（０＜ｘ＜１）層を成長させる。
【００３６】次に、コンタクト層形成のためＴＭＧ、Ｎ
Ｈ3、Ｃｐ2Ｍｇを導入し、ｐ−ＧａＮコンタクト層９を
０．３〜１μ程度成長させる。以上の工程により、図３
に示すような積層構造が形成される。
Ｈ3、Ｃｐ2Ｍｇを導入し、ｐ−ＧａＮコンタクト層９を
０．３〜１μ程度成長させる。以上の工程により、図３
に示すような積層構造が形成される。
【００３７】続いて、サファイア基板１を１５０μｍ程
度に研磨して薄くした後に、図４に示すように、サファ
イア基板１の裏面に窒化金属薄膜４を形成する工程を行
う。かかる工程では、まず、サファイア基板１の裏面に
Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ等の金属薄膜をスパッタ法
等により形成し、続いて、反応管中で、４００〜８００
℃のＮＨ3雰囲気で、基板全体を処理し、金属薄膜を窒
化し、窒化金属薄膜４の形成を行う。その後、一旦、反
応管を真空排気した後、約８００℃の窒素雰囲気中で熱
処理を行い、Ｍｇの活性化を行う。
度に研磨して薄くした後に、図４に示すように、サファ
イア基板１の裏面に窒化金属薄膜４を形成する工程を行
う。かかる工程では、まず、サファイア基板１の裏面に
Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ等の金属薄膜をスパッタ法
等により形成し、続いて、反応管中で、４００〜８００
℃のＮＨ3雰囲気で、基板全体を処理し、金属薄膜を窒
化し、窒化金属薄膜４の形成を行う。その後、一旦、反
応管を真空排気した後、約８００℃の窒素雰囲気中で熱
処理を行い、Ｍｇの活性化を行う。
【００３８】次に、ｎ側電極を形成するためにフォトリ
ソグラフィー技術を用いてパターニングを行った後、成
長した半導体層の一部をドライエッチングにより除去し
てｎ−ＧａＮ層５の一部を露出させる。続いて、Ａｕ／
Ｎｉ、Ａｌ／Ｔｉ等の金属をスパッタ法等により形成し
て、ｐ側電極９及びｎ側電極１０を夫々形成する。以上
の工程により、図５に示すように、サファイア基板１上
に複数のレーザダイオードが形成される。
ソグラフィー技術を用いてパターニングを行った後、成
長した半導体層の一部をドライエッチングにより除去し
てｎ−ＧａＮ層５の一部を露出させる。続いて、Ａｕ／
Ｎｉ、Ａｌ／Ｔｉ等の金属をスパッタ法等により形成し
て、ｐ側電極９及びｎ側電極１０を夫々形成する。以上
の工程により、図５に示すように、サファイア基板１上
に複数のレーザダイオードが形成される。
【００３９】続いて、上記実施の形態１と同様の工程に
より、基板上に形成した分離パターン（図示せず）に沿
って、針状のスクライバーを用いて、基板１を裏面から
切り欠いて、スクライブラインを形成する。分離パター
ンは、かかるスクライブラインが、サファイア基板１上
に形成されたＧａＮ等の窒化ガリウム系半導体層の劈開
方向（数３の方向）となるように形成される。尚、窒化
ガリウム系半導体層の劈開方向（数３の方向）は、サフ
ァイア（０００１）基板１の数４の方向に相当する。
より、基板上に形成した分離パターン（図示せず）に沿
って、針状のスクライバーを用いて、基板１を裏面から
切り欠いて、スクライブラインを形成する。分離パター
ンは、かかるスクライブラインが、サファイア基板１上
に形成されたＧａＮ等の窒化ガリウム系半導体層の劈開
方向（数３の方向）となるように形成される。尚、窒化
ガリウム系半導体層の劈開方向（数３の方向）は、サフ
ァイア（０００１）基板１の数４の方向に相当する。
【００４０】本実施の形態においても、約５０〜５００
ｎｍの窒化金属薄膜４がサファイア基板１の裏面に形成
されているため、スクライブラインは、かかる窒化金属
薄膜４を通ってサファイア基板１の裏面が切り欠かれる
ようにして形成する。
ｎｍの窒化金属薄膜４がサファイア基板１の裏面に形成
されているため、スクライブラインは、かかる窒化金属
薄膜４を通ってサファイア基板１の裏面が切り欠かれる
ようにして形成する。
【００４１】本実施の形態にかかる方法においても、上
記実施の形態１と同様に、サファイア基板１を押し割る
力が、従来の窒化金属薄膜４を形成しない方法と比較し
て、１／１０程度で済み、余計な力がサファイア基板１
にかからず、チッピングや欠けの発生を抑えることが可
能となる。また、サファイア基板１のいずれの方向に対
しても、サファイア基板１を簡単に割ることが可能とな
る。更に、サファイア基板１の裏面に窒化金属薄膜４が
形成された素子構造となるため、素子とダイパッドとの
接着性が向上し、ダイボンドを容易に行うことが可能と
なる。
記実施の形態１と同様に、サファイア基板１を押し割る
力が、従来の窒化金属薄膜４を形成しない方法と比較し
て、１／１０程度で済み、余計な力がサファイア基板１
にかからず、チッピングや欠けの発生を抑えることが可
能となる。また、サファイア基板１のいずれの方向に対
しても、サファイア基板１を簡単に割ることが可能とな
る。更に、サファイア基板１の裏面に窒化金属薄膜４が
形成された素子構造となるため、素子とダイパッドとの
接着性が向上し、ダイボンドを容易に行うことが可能と
なる。
【００４２】尚、本実施の形態にかかる方法でも、上記
工程とほぼ同様の工程を用いることにより、発光ダイオ
ードの代わりに、サファイア基板１の上に複数のレーザ
ダイオードを形成することも可能となる。この場合、本
実施の形態にかかる方法では、任意の方向に、かつ従来
の１／１０程度の力で、サファイア基板１を切断できる
ため、窒化ガリウム系半導体層の劈開方向（数３方向）
に沿ってサファイア基板１にスクライブラインを形成
し、かかるスクライブラインに沿ってサファイア基板１
を切断することにより、サファイア基板１上の窒化ガリ
ウム層を劈開面で割ることが可能となる。従って、かか
る劈開面を、レーザダイオードの共振器端面として使用
することが可能となる。
工程とほぼ同様の工程を用いることにより、発光ダイオ
ードの代わりに、サファイア基板１の上に複数のレーザ
ダイオードを形成することも可能となる。この場合、本
実施の形態にかかる方法では、任意の方向に、かつ従来
の１／１０程度の力で、サファイア基板１を切断できる
ため、窒化ガリウム系半導体層の劈開方向（数３方向）
に沿ってサファイア基板１にスクライブラインを形成
し、かかるスクライブラインに沿ってサファイア基板１
を切断することにより、サファイア基板１上の窒化ガリ
ウム層を劈開面で割ることが可能となる。従って、かか
る劈開面を、レーザダイオードの共振器端面として使用
することが可能となる。
【００４３】また、上述の実施の形態１、２では、Ｇａ
Ｎ層５等の窒化ガリウム系半導体層の成長にＭＯＣＶＤ
法を用いたが、一般的に用いられている他の結晶成長方
法を用いることも可能であり、材料も実施の形態に示し
たものに限られるものではない。
Ｎ層５等の窒化ガリウム系半導体層の成長にＭＯＣＶＤ
法を用いたが、一般的に用いられている他の結晶成長方
法を用いることも可能であり、材料も実施の形態に示し
たものに限られるものではない。
【００４４】また、実施の形態１、２では、発光ダイオ
ード、レーザダイオードの素子分離について述べたが、
これらの方法は、他の発光、受光デバイスや、ＨＥＭ
Ｔ、ＨＢＴ、ＦＥＴ、ＨＦＥＴ等の電子デバイスの素子
分離にも適用することが可能である。
ード、レーザダイオードの素子分離について述べたが、
これらの方法は、他の発光、受光デバイスや、ＨＥＭ
Ｔ、ＨＢＴ、ＦＥＴ、ＨＦＥＴ等の電子デバイスの素子
分離にも適用することが可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる方法を用いることにより、半導体素子の分割工
程において、サファイア等の六方晶基板を押し割る力
が、従来の方法に比較して１／１０程度で済み、チッピ
ングや欠けの発生を抑えることが可能となる。これによ
り、半導体装置の製造歩留りを向上させることができ
る。
にかかる方法を用いることにより、半導体素子の分割工
程において、サファイア等の六方晶基板を押し割る力
が、従来の方法に比較して１／１０程度で済み、チッピ
ングや欠けの発生を抑えることが可能となる。これによ
り、半導体装置の製造歩留りを向上させることができ
る。
【００４６】また、サファイア基板のいずれの方向に対
しても、サファイア基板を簡単に割ることが可能とな
る。
しても、サファイア基板を簡単に割ることが可能とな
る。
【００４７】特に、サファイア基板上に形成された窒化
ガリウム系半導体層の劈開方向にサファイア基板を割る
ことにより、窒化ガリウム系半導体層を劈開面で割るこ
とができ、かかる劈開面をレーザダイオードの共振器端
面として用いることが可能となる。
ガリウム系半導体層の劈開方向にサファイア基板を割る
ことにより、窒化ガリウム系半導体層を劈開面で割るこ
とができ、かかる劈開面をレーザダイオードの共振器端
面として用いることが可能となる。
【００４８】また、完成した半導体装置が、サファイア
基板の裏面に窒化金属薄膜が形成された構造となるた
め、半導体装置とダイパッドとの接着性が向上し、ダイ
ボンドを容易に行うことが可能となる。
基板の裏面に窒化金属薄膜が形成された構造となるた
め、半導体装置とダイパッドとの接着性が向上し、ダイ
ボンドを容易に行うことが可能となる。
【図１】 本発明の実施の形態１に用いられる基板の断
面図である。
面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１にかかる方法により形
成された半導体素子の断面図である。
成された半導体素子の断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態２にかかる方法の工程断
面図である。
面図である。
【図４】 本発明の実施の形態２にかかる方法の工程断
面図である。
面図である。
【図５】 本発明の実施の形態２にかかる方法により形
成された半導体素子の断面図である。
成された半導体素子の断面図である。
１ サファイア基板、２ 金属薄膜、３ バッファ層、
４ 窒化金属薄膜、５ｎ−ＧａＮ層、６ ｎ−ＡｌＧａ
Ｎクラッド層、７ ＩｎＧａＮ活性層、８ｐ−ＡｌＧａ
Ｎクラッド層、９ ｐ−ＧａＮ層、１０ ｐ側電極、１
１ ｎ側電極。
４ 窒化金属薄膜、５ｎ−ＧａＮ層、６ ｎ−ＡｌＧａ
Ｎクラッド層、７ ＩｎＧａＮ活性層、８ｐ−ＡｌＧａ
Ｎクラッド層、９ ｐ−ＧａＮ層、１０ ｐ側電極、１
１ ｎ側電極。
Claims (10)
- 【請求項１】 六方晶系の単結晶基板上に窒化ガリウム
系半導体層を積層成長し、該半導体層上に電極を形成し
て複数の半導体素子とし、該単結晶基板を切断して各半
導体素子に分割する半導体装置の製造方法であって、 上記単結晶基板の裏面上に金属薄膜を形成し、該金属薄
膜を窒化して窒化金属薄膜とし、該窒化金属薄膜側から
該単結晶基板に達するスクライブラインを形成し、該ス
クライブラインに沿って該単結晶基板及び該半導体層を
切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 上記基板上に形成された上記窒化ガリウ
ム系半導体層の劈開方向である該半導体層の 【数１】 方向に上記スクライブラインを形成することを特徴とす
る請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 上記単結晶基板にサファイア（０００
１）基板を用い、該サファイア基板の 【数２】 方向に上記スクライブラインを形成することを特徴とす
る請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 上記金属薄膜の融点が、１２００℃以上
であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項５】 上記金属薄膜の融点が、１３００℃以上
であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項６】 上記金属薄膜が、チタン、モリブデン、
タングステン、タンタルからなる群から選択される１種
からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項７】 少なくとも六方晶系の単結晶基板と、該
単結晶基板の一方の面上に積層形成された窒化ガリウム
系半導体層と、該半導体層上に形成された電極とを含む
半導体装置であって、該単結晶基板の他方の面に、窒化
金属薄膜を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項８】 上記窒化ガリウム系半導体層が、上記単
結晶基板上に順次積層形成された第１クラッド層と、活
性層と、第２クラッド層とを少なくとも含み、 該半導体層を切断して形成された劈開面をレーザダイオ
ードの共振器端面とすることを特徴とする請求項７に記
載の半導体装置。 - 【請求項９】 上記窒化金属薄膜が、窒化チタン、窒化
モリブデン、窒化タングステン、窒化タンタルからなる
群から選択される１種からなることを特徴とする請求項
７に記載の半導体装置。 - 【請求項１０】 上記窒化金属薄膜が、１２００℃以下
で熱分解しないことを特徴とする請求項９に記載の半導
体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26799798A JP4070893B2 (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26799798A JP4070893B2 (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000101195A true JP2000101195A (ja) | 2000-04-07 |
| JP4070893B2 JP4070893B2 (ja) | 2008-04-02 |
Family
ID=17452487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26799798A Expired - Fee Related JP4070893B2 (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4070893B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101153484B1 (ko) * | 2005-12-15 | 2012-06-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 수직형 발광소자 제조방법 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02149661A (ja) * | 1989-09-11 | 1990-06-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 薄膜形成方法およびその装置 |
| JPH05311445A (ja) * | 1992-05-12 | 1993-11-22 | Kawasaki Steel Corp | ＴｉＮ膜の製造方法 |
| JPH08153931A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-11 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法 |
| JPH08222807A (ja) * | 1995-02-10 | 1996-08-30 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ素子の光共振面の形成方法 |
| JPH08300033A (ja) * | 1995-05-09 | 1996-11-19 | Asahi Daiyamondo Kogyo Kk | 錫引きガイドダイス |
| JPH09106965A (ja) * | 1995-10-09 | 1997-04-22 | Yamaha Corp | 六方晶窒化ガリウム系半導体層の劈開方法 |
| JPH1025200A (ja) * | 1996-07-11 | 1998-01-27 | Nippon Sanso Kk | 成膜用基板および電気素子 |
-
1998
- 1998-09-22 JP JP26799798A patent/JP4070893B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4070893B2 (ja) | 2008-04-02 |
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