JP2007158111A - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体ウエハに分離溝を形成するダイサーの目詰まりを防止すると共に、その半導体ウエハから切り出される半導体デバイスの歩留りを良好に確保すること。
【解決手段】空洞Ｒに充填する第２の接着剤（４０）のベース材料はエポキシとし、そこに直径約２〜４μｍ程度のシリカからなるフィラー粒子を適当量混入した。充填方法は、半導体ウエハの側壁面にこの第２の接着剤を垂らす様にしても良いし、第２の接着剤の液面にその半導体ウエハの縁を浸す様にしても良い。粘性の小さな液状のエポキシを用いることによって、毛細管現象を利用しつつ第２の接着剤を空洞Ｒの中にムラなく充填することができる。露出したｎ型層１２ａ表面に、ｎ電極５０をレジストマスクを用いた蒸着によって形成する。露出したｎ型層１２ａ表面から、第２の接着剤４０に向うダイシングによってハーフカット状の分離溝Ｓを形成する。
【選択図】図１−Ｆ
【解決手段】空洞Ｒに充填する第２の接着剤（４０）のベース材料はエポキシとし、そこに直径約２〜４μｍ程度のシリカからなるフィラー粒子を適当量混入した。充填方法は、半導体ウエハの側壁面にこの第２の接着剤を垂らす様にしても良いし、第２の接着剤の液面にその半導体ウエハの縁を浸す様にしても良い。粘性の小さな液状のエポキシを用いることによって、毛細管現象を利用しつつ第２の接着剤を空洞Ｒの中にムラなく充填することができる。露出したｎ型層１２ａ表面に、ｎ電極５０をレジストマスクを用いた蒸着によって形成する。露出したｎ型層１２ａ表面から、第２の接着剤４０に向うダイシングによってハーフカット状の分離溝Ｓを形成する。
【選択図】図１−Ｆ
Description
本発明は、レーザーリフトオフ法を用いた半導体デバイスの製造方法に関する。
この方法は、半導体デバイスの品質及び生産性の向上に大いに有用なものである。
この方法は、半導体デバイスの品質及び生産性の向上に大いに有用なものである。
レーザーリフトオフ法を用いた半導体ウエハの製造方法としては、例えば下記の特許文献１に記載されている従来技術等が公知である。この従来技術は、サファイア基板上に結晶成長したＧａＮ結晶層とシリコン（Ｓｉ）からなる支持基板とを導電性接着剤で貼り合わせ、その後サファイア基板の裏面からＧａＮ結晶層にレーザーを照射することによって、サファイア基板の結晶成長面の近傍に結晶成長したＧａＮ結晶を溶かして、所望のＧａＮ結晶層からサファイア基板を排除するものである。
この様な製造方法（レーザーリフトオフ法）を用いると、所望のＧａＮ結晶層を傷つけることなくそのＧａＮ結晶層から非導電性のサファイア基板を取り除くことができるため、サファイア基板上に結晶成長した半導体結晶層からなる半導体ウエハにおいても、支持基板に適当な導電性を与えておくことによって、その半導体ウエハの表裏両面に電極を形成することができる様になる。
また、サファイア基板があった裏面側から光を取り出すＬＥＤなどを製造する場合には、この様な製造方法を用いてサファイア基板を排除することによって、光取り出し効率が向上するなどの利点も得られる。
米国特許第６０７１７９５号明細書
また、サファイア基板があった裏面側から光を取り出すＬＥＤなどを製造する場合には、この様な製造方法を用いてサファイア基板を排除することによって、光取り出し効率が向上するなどの利点も得られる。
しかしながら、ＧａＮ結晶層と支持基板とを貼り合わせる上記の導電性接着剤には、通常例えばＡｕＳｎなどの金属から成る半田材が用いられるため、半導体ウエハから個々のチップを切り出す処理の前工程としてダイサーを用いてその半導体ウエハに分離溝を形成する際に、これらの金属がそのダイサーの目詰まりの原因となる。また、半導体結晶などの他の材料に比べ、それらの金属層には割れが生じ難いため、半導体ウエハから個々のチップをそれぞれ確実に切り出すことが難しい場合がある。
そこで、本願発明者らは、導電性接着剤などから構成される金属層形成領域の内の、少なくともダイサーの通り道となる一部領域については、そこに導電性接着剤などの金属層を形成しないと言う方法を思い付いた。
それらの導電性接着剤や電極などから構成され、上記のＧａＮ結晶層と支持基板とを接合する金属層が、選択的に上記の一部領域とその周辺にだけ形成されていない半導体ウエハの構成例を図４−Ａに示す。この半導体ウエハＡ１における半導体結晶層２は、サファイア基板１の結晶成長面上に成長させたものであり、この半導体結晶層２の上面２ｂ上に島状に形成された電極４と、支持基板３の上面３ａ上に島状に形成された電極５とは、両電極の少なくとも何れか一方の電極の最上層を構成していた導電性接着剤によって接合されている。
それらの導電性接着剤や電極などから構成され、上記のＧａＮ結晶層と支持基板とを接合する金属層が、選択的に上記の一部領域とその周辺にだけ形成されていない半導体ウエハの構成例を図４−Ａに示す。この半導体ウエハＡ１における半導体結晶層２は、サファイア基板１の結晶成長面上に成長させたものであり、この半導体結晶層２の上面２ｂ上に島状に形成された電極４と、支持基板３の上面３ａ上に島状に形成された電極５とは、両電極の少なくとも何れか一方の電極の最上層を構成していた導電性接着剤によって接合されている。
例えばこの様にして、半導体ウエハに金属層が形成されていない部位（空洞Ｒ）をチップ単位に周期的に形成しておけば、これにより、各チップを分離面σにて個々に分離するための分離溝を半導体結晶層２の露出面２ａ上に形成する際に、ダイサーの刃の先端が電極４と電極５の接合部付近にまで達したとしても、ダイサーには金属層が接触しない。このため、金属によるダイサーの目詰まりが未然に防止できる。また、同時に、横方向に繋がった金属層を個々のチップ間で共有することがなくなるので、チップの分離処理もより確実に実施できるようになる。
しかしながら、これらの工法においては、その後以下の様な問題が派生した。即ち、レーザーリフトオフ法に基づいて、サファイア基板１を除去するとその際に、図４−Ｂにその半導体ウエハの断面図を例示する様に、上記の空洞Ｒに沿って半導体結晶層２に割れγが生じ易くなる。そして、これらの破断部（割れγ）は、後に形成が予定されている分離溝を所望の位置に綺麗に形成することを困難にするものであるから、これにより、その後の工程において分離不良などが発生し易くなり、所望の半導体デバイスの歩留りを低下させる原因にもなった。
なお、サファイア基板１をレーザー照射によりリフトオフする際に、この様な割れγが生じ易くなる原因としては、次の２つが考えられる。
（原因１）サファイア基板１との界面付近における半導体結晶層２の一部の結晶を溶かす際に、空洞Ｒによって部分的に放熱経路が絶たれるため、溶融部などの熱膨張に基づく応力を放熱によって緩和することが困難となる。
（原因２）空洞Ｒの形成によって構造力学的に弱い部分が形成されてしまうので、その部位に上記の応力が集中して、そこに破断（割れγ）が生じ易くなる。
（原因１）サファイア基板１との界面付近における半導体結晶層２の一部の結晶を溶かす際に、空洞Ｒによって部分的に放熱経路が絶たれるため、溶融部などの熱膨張に基づく応力を放熱によって緩和することが困難となる。
（原因２）空洞Ｒの形成によって構造力学的に弱い部分が形成されてしまうので、その部位に上記の応力が集中して、そこに破断（割れγ）が生じ易くなる。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、半導体ウエハに分離溝を形成するダイサーの目詰まりを効果的に防止すると共に、その半導体ウエハから切り出される半導体デバイスの歩留りを良好に確保することである。
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第１の手段は、 III族窒化物系化合物半導体からなる半導体結晶からその結晶成長に寄与した結晶成長基板をレーザー照射によって剥離させるレーザーリフトオフ法を用いた半導体デバイスの製造方法において、上記の半導体結晶の上記結晶成長基板とは反対側の上面に金属層からなる電極を半導体デバイスの各チップ毎に島状に形成する電極形成工程と、上記の半導体結晶を支持するための導電性の支持基板と上記の電極とを導電性の第１の接着剤で接合する支持基板接合工程と、上記の半導体結晶と支持基板との間の各チップの分離境界面上に上記の支持基板接合工程によって形成された空洞の中に樹脂製の第２の接着剤を充填する接着剤充填工程と、レーザー照射によって結晶成長基板を半導体結晶から剥離させるレーザーリフトオフ工程と、このレーザーリフトオフ工程によって露出した上記の半導体結晶の表面上に上記の空洞に沿って分離溝を形成する分離溝形成工程と、その分離溝に沿って上記の各チップを個別に分離する分離工程とを設けることである。
即ち、本発明の第１の手段は、 III族窒化物系化合物半導体からなる半導体結晶からその結晶成長に寄与した結晶成長基板をレーザー照射によって剥離させるレーザーリフトオフ法を用いた半導体デバイスの製造方法において、上記の半導体結晶の上記結晶成長基板とは反対側の上面に金属層からなる電極を半導体デバイスの各チップ毎に島状に形成する電極形成工程と、上記の半導体結晶を支持するための導電性の支持基板と上記の電極とを導電性の第１の接着剤で接合する支持基板接合工程と、上記の半導体結晶と支持基板との間の各チップの分離境界面上に上記の支持基板接合工程によって形成された空洞の中に樹脂製の第２の接着剤を充填する接着剤充填工程と、レーザー照射によって結晶成長基板を半導体結晶から剥離させるレーザーリフトオフ工程と、このレーザーリフトオフ工程によって露出した上記の半導体結晶の表面上に上記の空洞に沿って分離溝を形成する分離溝形成工程と、その分離溝に沿って上記の各チップを個別に分離する分離工程とを設けることである。
ただし、上記の接着剤充填工程は、上記の第２の接着剤を毛細管現象によって上記の空洞に吸引させるものであるから、第２の接着剤の粘性や上記の空洞の口径などについては、その毛細管現象が確実に発現する条件範囲内に設定するものとする。上記の第２の接着剤としては、例えば、エポキシ系、シリコン系、シアノアクリレート系等の接着剤を考えることができるが、第２の接着剤の材料は、上記の毛細管現象が得られる程度の低粘度で、かつ、その硬化後に後述の作用が得られる程度に十分な接着力を示すものであれば何でも良い。
また、上記の支持基板の材料には、半導体を用いても良いし、その他の導電性材料を用いても良い。
また、上記の半導体結晶層は、２層以上の多層構造を有し、これらの半導体結晶としては、２元、３元、又は４元の「Ａｌ1-x-y Ｇａy Ｉｎx Ｎ；０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦１−ｘ−ｙ≦１」成る一般式で表される任意の混晶比の半導体が含まれ、更に、ｐ型或いはｎ型の不純物が添加された半導体もまた、これらの半導体結晶の範疇である。
また、上記の半導体結晶層は、２層以上の多層構造を有し、これらの半導体結晶としては、２元、３元、又は４元の「Ａｌ1-x-y Ｇａy Ｉｎx Ｎ；０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦１−ｘ−ｙ≦１」成る一般式で表される任意の混晶比の半導体が含まれ、更に、ｐ型或いはｎ型の不純物が添加された半導体もまた、これらの半導体結晶の範疇である。
また、上記の III族元素（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）の内の少なくとも一部をボロン（Ｂ）やタリウム（Ｔｌ）等で置換したり、或いは、窒素（Ｎ）の少なくとも一部をリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換したりしても良い。
また、上記のｐ型の不純物（アクセプター）としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）や、或いはカルシウム（Ｃａ）等の公知のｐ型不純物を添加することができる。
また、上記のｐ型の不純物（アクセプター）としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）や、或いはカルシウム（Ｃａ）等の公知のｐ型不純物を添加することができる。
また、上記のｎ型の不純物（ドナー）としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）や、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、或いはゲルマニウム（Ｇｅ）等の公知のｎ型不純物を添加することができる。
また、これらの不純物（アクセプター又はドナー）は、同時に２元素以上を添加しても良いし、同時に両型（ｐ型とｎ型）を添加しても良い。
また、これらの不純物（アクセプター又はドナー）は、同時に２元素以上を添加しても良いし、同時に両型（ｐ型とｎ型）を添加しても良い。
また、本発明の第２の手段は、上記の第１の手段の支持基板の、島状に形成された電極との接合部において、上記の電極にそれぞれ対峙する導電性材料で形成された島状の平頂な丘陵部を設けることである。
この丘陵部を特に金属で形成する場合には、それを例えば図４−Ａの電極５と同様に考えても良いが、この丘陵部は導電性を有する必要があるものの、必ずしも金属から構成する必要はない。
この丘陵部を特に金属で形成する場合には、それを例えば図４−Ａの電極５と同様に考えても良いが、この丘陵部は導電性を有する必要があるものの、必ずしも金属から構成する必要はない。
また、本発明の第３の手段は、上記の第１又は第２の手段において、上記の第２の接着剤に、そのベース材料よりも熱伝導率が高いフィラー粒子を含有させることである。
ただし、例えば上記のベース材料としてエポキシ等を選択する場合には、それよりも熱伝導率が高いフィラー粒子としては、例えばシリカやアルミナなどを選択することができる。
また、このフィラー粒子の直径は、２０μｍ以下が望ましく、更に望ましくは１０μｍ以下が良い。また、用いるフィラー粒子の直径は、形成される空洞の口径の０．２倍以下であることが望ましい。また、用いるフィラー粒子の直径や含有密度は、形成された空洞内に詰まりが生じない様に設定するべきである。
ただし、例えば上記のベース材料としてエポキシ等を選択する場合には、それよりも熱伝導率が高いフィラー粒子としては、例えばシリカやアルミナなどを選択することができる。
また、このフィラー粒子の直径は、２０μｍ以下が望ましく、更に望ましくは１０μｍ以下が良い。また、用いるフィラー粒子の直径は、形成される空洞の口径の０．２倍以下であることが望ましい。また、用いるフィラー粒子の直径や含有密度は、形成された空洞内に詰まりが生じない様に設定するべきである。
また、本発明の第４の手段は、上記の第１乃至第３の何れか１つの手段の接着剤充填工程において、液状の第２の接着剤の液面に、垂直または非平行に支持基板の一部を浸すことである。
ただし、その後、支持基板を浸す体積を徐々に増大させることによって、最終的にその支持基板の全体を上記の液状の第２の接着剤の中に浸す様にしても良い。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
ただし、その後、支持基板を浸す体積を徐々に増大させることによって、最終的にその支持基板の全体を上記の液状の第２の接着剤の中に浸す様にしても良い。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
即ち、本発明の第１の手段によれば、上記の（原因１）及び（原因２）を同時に払拭することができる。即ち、第２の接着剤によって、一旦形成された空洞が埋まるため、この第２の接着剤が放熱経路となって必要以上の熱を逃がす作用を奏する。そして更に、上記の空洞の形成によって構造的に弱い部分が一旦は形成されてしまっても、この第２の接着剤の接着力によって、その弱い部分が補強されて、構造的な弱点が解消される。
このため、半導体ウエハ内に発生する応力が、放熱によって効果的に緩和されると共に、その応力が特定部位に集中することがなくなる。
即ち、本発明の第１の手段によれば、上記の（原因１）及び（原因２）を同時に払拭することができる。即ち、第２の接着剤によって、一旦形成された空洞が埋まるため、この第２の接着剤が放熱経路となって必要以上の熱を逃がす作用を奏する。そして更に、上記の空洞の形成によって構造的に弱い部分が一旦は形成されてしまっても、この第２の接着剤の接着力によって、その弱い部分が補強されて、構造的な弱点が解消される。
このため、半導体ウエハ内に発生する応力が、放熱によって効果的に緩和されると共に、その応力が特定部位に集中することがなくなる。
したがって、本発明の第１の手段によれば、例えば図４−Ｂに例示した様な破断部（割れγ）が生じることがなくなり、これによって、その後の分離溝形成工程や分離工程が、問題なく順調に実施できるため、所望の半導体デバイスの歩留りを良好に確保することが可能となる。また、ダイサーの目詰まりは、金属でない上記の第２の接着剤をカットする際には生じにくいので、同時にダイサーの目詰まりも効果的に防止することができる。
また、本発明の第２の手段によれば、上記の丘陵部が上記の空洞の高さを増大させるため、空洞の直径をより大きく必要十分な大きさに形成し易くなる。このため、毛細管現象によって、空洞の各部に上記の第２の接着剤をムラなく行き渡らせることが容易となる。したがって、本発明の第２の手段によれば、上記の第１の手段に基づく上記の作用・効果をより確実に得ることができる。
また、本発明の第３の手段によれば、ベース材料よりも熱伝導率が高いフィラー粒子の含有によって、第２の接着剤の熱伝導率が効果的に上昇するため、更に効果的に放熱作用を得ることができる。したがって、この様な手段によっても、上記の第１の手段に基づく上記の作用・効果をより確実に得ることができる。
また、本発明の第４の手段によれば、上記の接着剤充填工程において、半導体ウエハの側壁面上に位置する上記の空洞の対外口の内、液状の第２の接着剤の中に浸されていない対外口から、上記の空洞内に溜まっていたガスが効果的に放出されるので、毛細管現象によって空洞の各部に上記の第２の接着剤をムラなく行き渡らせることが容易となる。このため、本発明の第４の手段によっても、上記の第１の手段に基づく上記の作用・効果をより確実に得ることができる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
本実施例１では、図３にその断面図が示される半導体チップ（発光ダイオード１００）を製造する際の各製造工程について、図１−Ａ〜Ｆを用いて順次説明する。
図１−Ａに、上記の発光ダイオード１００の元となる本体部１０と支持基板２０との接合前の半導体ウエハの断面図を示す。本体部１０は、半導体結晶層１２を中心とする板状の部分であり、サファイア基板１１の結晶成長面上に多層構造の半導体結晶層１２を結晶成長させた後、その表面上にｐ電極１３を形成することによって製造したものである。このｐ電極１３は、金属の蒸着によって形成したものであるが、各チップの分離位置に相当するチップ周辺部ｅ付近においては、その金属層が形成されていない。
図１−Ａに、上記の発光ダイオード１００の元となる本体部１０と支持基板２０との接合前の半導体ウエハの断面図を示す。本体部１０は、半導体結晶層１２を中心とする板状の部分であり、サファイア基板１１の結晶成長面上に多層構造の半導体結晶層１２を結晶成長させた後、その表面上にｐ電極１３を形成することによって製造したものである。このｐ電極１３は、金属の蒸着によって形成したものであるが、各チップの分離位置に相当するチップ周辺部ｅ付近においては、その金属層が形成されていない。
上記の本体部１０の詳細な積層構造は任意で良いが、その１構成例を図２−Ａに例示する。ｎ型層１２ａは、例えば、バッファ層、シリコンをドープしたＧａＮから成る高濃度ｎ+ 層、ＧａＮから成る低濃度ｎ層、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層などから構成することができる。また、発光層１２ｂの積層構成も任意でよく、例えば、ＭＱＷ構造の発光層で構成しても単層の発光層で構成しても良い。また、ｐ型層１２ｃは、例えば、マグネシウムをドープしたｐ−ＡｌＧａＮクラッド層、ＧａＮから成る低濃度ｐ層、ＧａＮから成る高濃度ｐ+ 層などから構成することができる。以下、これらの半導体結晶層（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）をまとめて単に半導体結晶層１２と言う。
ロジウム（Ｒｈ）からなる高反射金属層１３ａは、ｐ型層１２ｃの表面全面にロジウムを電子ビーム蒸着によって膜厚約３００ｎｍに積層したものであり、フォトリソグラフによって、各チップ単位に島状にパターンニングされている。また、ｐ型層１２ｃは、その後のＮ2 雰囲気下の熱処理によって低抵抗化されている。
高反射金属層１３ａの上に積層された、膜厚約１００ｎｍのチタン（Ｔｉ）から成るｐ電極第２層１３ｂと、膜厚約５００ｎｍのニッケル（Ｎｉ）から成るｐ電極第３層１３ｃと、膜厚約５０ｎｍの金（Ａｕ）から成るｐ電極第４層１３ｄは、それぞれその後に順次蒸着によって積層されたものである。ｐ電極１３を構成する金属層（１３ａ〜１３ｄ）が横方向に周期的に無い上記のチップ周辺部ｅは、マスキングによって形成しても良いし、蒸着後のエッチングによって形成しても良い。
高反射金属層１３ａの上に積層された、膜厚約１００ｎｍのチタン（Ｔｉ）から成るｐ電極第２層１３ｂと、膜厚約５００ｎｍのニッケル（Ｎｉ）から成るｐ電極第３層１３ｃと、膜厚約５０ｎｍの金（Ａｕ）から成るｐ電極第４層１３ｄは、それぞれその後に順次蒸着によって積層されたものである。ｐ電極１３を構成する金属層（１３ａ〜１３ｄ）が横方向に周期的に無い上記のチップ周辺部ｅは、マスキングによって形成しても良いし、蒸着後のエッチングによって形成しても良い。
図２−Ｂには、図１−Ａの支持基板２０の具体的な断面図を例示する。この支持基板２０にも、上記の本体部１０と同様に、金属層が無いチップ周辺部ｅ′が形成されているが、この様な谷部（チップ周辺部ｅ′）は、必ずしも形成しなくても良い。このチップ周辺部ｅ′を支持基板２０上に形成すると、図１−Ｂに示す様に空洞Ｒの口径を高さ方向に太くすることができる。
この支持基板２０は、厚さ約４００μｍのｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板２１０の表裏両面にそれぞれ各４層の金属層を積層したものであり、シリコン基板２１０の表面に近い側からそれぞれ、厚さ３００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）層２１ａ、２２ａ、厚さ５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）層２１ｂ、２２ｂ、厚さ５００ｎｍのニッケル（Ｎｉ）層２１ｃ、２２ｃ、及び厚さ５０ｎｍの金（Ａｕ）層２１ｄ、２２ｄが積層されている。
なお、ｐ電極１３やこれに対峙する島状の平頂な丘陵部２２や外部電極２１などの各金属層の積層構成は、光の反射率や隣接層との密着性や電気電導性やスズ拡散防止作用などの各種の特性を考慮して決定されている。例えば、膜厚約１００ｎｍのチタン（Ｔｉ）から成るｐ電極第２層１３ｂは、高反射金属層１３ａを覆う様に積層されているが、この様な積層構造は、高反射金属層１３ａのｐ型層１２ｃに対する接着強度を、密着性の高いチタンによって補強するためのものである。
以上の様にして、図１−Ａの本体部１０や支持基板２０を用意する。本図１−Ａの第１の接着剤３０は、スズ２０％の金スズ半田（Ａｕ−２０Ｓｎ）を高さ約２０μｍ程度に塗布したものである。その後、ｐ電極１３と丘陵部２２とが正確に対峙する様に位置合わせをし、約３００℃の加熱プロセスを経て、セルフアライメント処理を行うことによって、図１−Ｂの接合状態を得る（支持基板接合工程）。上記のチップ周辺部ｅ，ｅ′からは、口径約２０μｍ程度の空洞Ｒが形成されている。
次に、この空洞Ｒに第２の接着剤を充填する。第２の接着剤のベース材料はエポキシとし、そこに直径約２〜４μｍ程度のシリカからなるフィラー粒子を、空洞内に詰まりが生じない様に適当量混入した。充填方法は、半導体ウエハの側壁面にこの第２の接着剤を垂らす様にしても良いし、或いは、第２の接着剤の液面にその半導体ウエハの縁を浸す様にしても良い。粘性の小さな液状のエポキシを用いることによって、毛細管現象を利用しつつ第２の接着剤を空洞Ｒの中にムラなく充填することができる。図１−Ｃは、接着剤充填工程後にエポキシが硬化した半導体ウエハの断面図である。即ち、本図１−Ｃでは、符号４０が第２の接着剤を示している。
その後、サファイア基板１１をレーザー照射によりリフトオフする（レーザーリフトオフ工程）。即ち、図１−Ｃに示す様に接合された半導体ウエハの、サファイア基板１１側から、２４８ｎｍのＫｒＦ高出力パルスレーザを照射する。照射条件は０．７Ｊ／ｃｍ2 以上、パルス幅は２５ｎｓｅｃ程度、照射領域は２ｍｍ角乃至３ｍｍ角程度で照射する。スキャンニングの速さは、１０Ｈｚ程度で良い。このレーザ照射により、例えば前述のバッファ層との界面における高濃度ｎ+ 層の一部分が薄膜状に溶融し、ガリウム（Ｇａ）液滴と窒素（Ｎ2 ）とに分解する。こののち、サファイア基板１１をその半導体ウエハからリフトオフする。この後、露出したｎ型層１２ａ表面を希塩酸により洗浄する。この洗浄後の半導体ウエハの断面図を図１−Ｄに示す。
その後、露出したｎ型層１２ａ表面に、ｎ電極５０をレジストマスクを用いた蒸着によって形成する。このｎ電極５０は、例えば次の５層構造に形成することができる。即ち、厚さ１５ｎｍのバナジウム（Ｖ）層、厚さ１５０ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）層、厚さ３０ｎｍのチタン（Ｔｉ）層、厚さ５００ｎｍのニッケル（Ｎｉ）層、及び厚さ５００ｎｍの金（Ａｕ）層を順次蒸着によって積層する（図１−Ｅ）。
その後、図１−Ｆに示す様に、露出したｎ型層１２ａ表面から、第２の接着剤４０に向うダイシングによってハーフカット状の分離溝Ｓを形成する。この分離溝Ｓは必ずしもシリコン基板２１０に到達させる必要はない。
その後、この分離溝Ｓにそって図１−Ｆの半導体ウエハをブレーキングすることにより、図３の発光素子１００を得ることができる。
この様な構成に従えば、上記の発光素子１００においては、サファイア基板１１と上記のバッファ層とが排除されており、かつ、シリコン基板２１０が導電性を有することから、この素子では支持基板２０の裏面側、即ち図２−Ｂの金層２１ｄから電気的に導通させることが可能となる。
その後、この分離溝Ｓにそって図１−Ｆの半導体ウエハをブレーキングすることにより、図３の発光素子１００を得ることができる。
この様な構成に従えば、上記の発光素子１００においては、サファイア基板１１と上記のバッファ層とが排除されており、かつ、シリコン基板２１０が導電性を有することから、この素子では支持基板２０の裏面側、即ち図２−Ｂの金層２１ｄから電気的に導通させることが可能となる。
また、この発光素子１００の分離溝形成工程においては、電極（金属層）をダイサーで切断することがないため、ダイサーの目詰まりが未然に防止され、電極剥離などのダメージも生じない。また、第２の接着剤４０の導入によって、図４−Ｂの様な割れγが生じなくなるため、分離溝Ｓを所望の位置に所望の形状や大きさで形成することができ、これによって、発光素子１００の歩留りを良好に確保することができる。
また、第２の接着剤４０の位置、即ち、チップとチップの間は、金属層で繋がれることがないので、容易かつ確実に各チップを分離することができる。
また、発光素子１００の各電極の配置は、図３の上下（表裏）両面に分かれるので、ワイヤーボンディングなどの電気的な接続の際に、若干加工精度が荒い場合でも、両電極間にショートが発生する恐れが払拭される。
また、発光素子１００の各電極の配置は、図３の上下（表裏）両面に分かれるので、ワイヤーボンディングなどの電気的な接続の際に、若干加工精度が荒い場合でも、両電極間にショートが発生する恐れが払拭される。
〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
（変形例１）
例えば、上記の半導体結晶層１２を支持するための導電性の支持基板２０と上記の電極１３とを導電性の第１の接着剤３０で接合する上記実施例１の支持基板接合工程においては、第１の接着剤３０を丘陵部２２に塗布したが、第１の接着剤３０は、丘陵部２２や電極１３の少なくとも何れか一方の最上層を構成する金属層として、予め蒸着などによって積層しておいても良い。この様な方法に従えば、第１の接着剤３０を各部により正確に配置することができる。
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
（変形例１）
例えば、上記の半導体結晶層１２を支持するための導電性の支持基板２０と上記の電極１３とを導電性の第１の接着剤３０で接合する上記実施例１の支持基板接合工程においては、第１の接着剤３０を丘陵部２２に塗布したが、第１の接着剤３０は、丘陵部２２や電極１３の少なくとも何れか一方の最上層を構成する金属層として、予め蒸着などによって積層しておいても良い。この様な方法に従えば、第１の接着剤３０を各部により正確に配置することができる。
（変形例２）
また、上記の実施例１のレーザーリフトオフ工程では、２４８ｎｍのＫｒＦ高出力パルスレーザを使用したが、その他にもＹＡＧレーザー（３５５ｎｍ，２６６ｎｍ），ＸｅＣｌレーザー（３０８ｎｍ），ＡｒＦレーザー（１５５ｎｍ）などでも良い。レーザーリフトオフ工程で使用するレーザーは、３６５ｎｍよりも波長の短いレーザーであれば、任意のものを用いることができる。また、レーザーの出力は、結晶成長基板の厚さに応じて調整することが望ましい。
また、上記の実施例１のレーザーリフトオフ工程では、２４８ｎｍのＫｒＦ高出力パルスレーザを使用したが、その他にもＹＡＧレーザー（３５５ｎｍ，２６６ｎｍ），ＸｅＣｌレーザー（３０８ｎｍ），ＡｒＦレーザー（１５５ｎｍ）などでも良い。レーザーリフトオフ工程で使用するレーザーは、３６５ｎｍよりも波長の短いレーザーであれば、任意のものを用いることができる。また、レーザーの出力は、結晶成長基板の厚さに応じて調整することが望ましい。
本発明は、半導体発光素子や半導体受光素子の製造に限定されることなく、その他の半導体デバイスの製造に対しても適用することができる。
１０ ： 半導体ウエハの本体部
１１ ： 結晶成長基板
１２ ： 半導体結晶層
１３ ： ｐ電極
２０ ： 支持基板
３０ ： 第１の接着剤
４０ ： 第２の接着剤
５０ ： ｎ電極
Ｒ ： 空洞
Ｓ ： 分離溝
１１ ： 結晶成長基板
１２ ： 半導体結晶層
１３ ： ｐ電極
２０ ： 支持基板
３０ ： 第１の接着剤
４０ ： 第２の接着剤
５０ ： ｎ電極
Ｒ ： 空洞
Ｓ ： 分離溝
Claims (4)
- III族窒化物系化合物半導体からなる半導体結晶から、その結晶成長に寄与した結晶成長基板をレーザー照射によって剥離させるレーザーリフトオフ法を用いた半導体デバイスの製造方法であって、
前記半導体結晶の前記結晶成長基板とは反対側の上面に、金属層からなる電極を前記半導体デバイスの各チップ毎に島状に形成する電極形成工程と、
前記半導体結晶を支持するための導電性の支持基板と前記電極とを導電性の第１の接着剤で接合する支持基板接合工程と、
前記半導体結晶と前記支持基板との間の、各前記チップの分離境界面上に、前記支持基板接合工程によって形成された空洞の中に、樹脂製の第２の接着剤を充填する接着剤充填工程と、
レーザー照射によって前記結晶成長基板を前記半導体結晶から剥離させるレーザーリフトオフ工程と、
前記レーザーリフトオフ工程によって露出した前記半導体結晶の表面上に、前記空洞に沿って分離溝を形成する分離溝形成工程と、
前記分離溝に沿って前記チップを個別に分離する分離工程と
を有する
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 前記支持基板は、
島状に形成された前記電極との接合部において、前記電極にそれぞれ対峙する、導電性材料で形成された島状の平頂な丘陵部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記第２の接着剤は、
そのベース材料よりも熱伝導率が高いフィラー粒子を含有している
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記接着剤充填工程において、
液状の前記第２の接着剤の液面に、垂直または非平行に前記支持基板の一部を浸す
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
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