JP5201229B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
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さらに、特許文献3及び4には、基板上の半導体層を素子の大きさに分離して半導体層側に別の基板を接合し、元の基板と半導体層とを分離した後、素子形状に分割するという方法が開示されている。
図1及び2は本発明の実施の形態に係る半導体発光素子及びその製造方法を現すものである。
図1は、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の構成をあらわすものであって、基板10の第1の主面上に半導体20を有し、基板の第2の主面上に第1電極30、半導体上に第2電極40を有し、第1電極は第2の主面の全面と基板の側面に連続して設けられている半導体発光素子である。図1に示す各構成について説明する。
基板は、Siなどの導電性基板が好ましい。本発明は、基板の導電型を限定しないため、基板は、n型、p型のいずれともすることもできる。
〔半導体20〕
半導体は、窒化物などの基板と異種材料のものからなる。半導体は、少なくとも発光構造を有し、好ましくはn型半導体若しくはp型半導体が含まれているものであり、さらに好ましくはp−n接合を有するものである。さらには、n型半導体及びp型半導体を有することもできるし、n型半導体とp型半導体の間に活性層を有する構造にすることもできる。本発明においては、半導体が活性層を有さない構造でもよく、この場合は、n型半導体とp型半導体との界面において、発光し、発光領域となる。
〔電極30,40〕
電極材料としては、半導体の材料に合わせて少なくとも1種類以上の金属を適宜選択し、その合金、積層構造、それらの化合物などを用いることができる。半導体にIII−V族の材料を用いた場合は、正電極としてはNi/Au、ITO(酸化インジウムスズ)など、負電極としてはW/Al、Ti/Alなどを用いることが好ましい。また、本発明においては、正電極を第1電極、負電極を第2電極としてもよいし、負電極を第1電極、正電極を第2電極とすることもできる。
基板10の第1の主面上に、半導体20を形成する(図2(a))。少なくとも導電性の基板と基板とは異なる導電型の半導体とで構成される。具体的には、n型の基板の上にp型の半導体を形成する、若しくはp型の基板の上にn型の半導体を形成するものである。半導体は、好ましくはn型半導体及びp型半導体からなるものである。半導体がn型半導体及びp型半導体からなるとき、基板は導電性、非導電性を問わないが、導電性基板を用いるものが好ましく、その場合、基板の導電型は任意に選ぶことができ、その上に積層する半導体の導電型も同様である。基板と基板に接する半導体の導電型を同じにしてもよいし、異なる導電型としても良い。すなわち、n型の基板の上に第1導電型の半導体としてn型半導体を形成し第2導電型の半導体としてp型半導体を形成する、n型の基板の上に第1導電型の半導体としてp型半導体を形成し第2導電型の半導体としてn型半導体を形成する、などが考えられる。基板がp型の場合も同様であり、それぞれの形態において、第1導電型の半導体と第2導電型の半導体との間に活性層を形成することもできる。また、基板と半導体の間にバッファー層などを適宜設けることもできる。バッファー層を設けることにより、結晶性良く半導体を形成し電気的特性の良い素子を得ることができる。
基板の第1の主面側に溝部50を形成する(図2(b))。基板に半導体20を形成した後で基板分離工程を行う前に、基板の第1の主面側に溝部を形成する。このとき、基板を所望の形状に区画分離するために溝部を自由に形成することができ、基板10がバー形状になるようにストライプ状の溝部を形成したり、任意の区画を形成するように溝部を形成したり、所望の素子形状になるように溝部を形成したりできる。
このとき、半導体側から基板の第2の主面60の深さにある電極の形成予定位置よりも深く溝部を形成する。溝部の深さとしては、基板の第2の主面に形成する電極の形成予定面よりも深ければよく、好ましくは基板と半導体の界面から50μm以上、さらに好ましくは80μm以上のものである。これにより、ウエハ面内で基板の一部が分離されないという問題を防ぎ、歩留まり良く基板を分離することができる。その深さは一定でも良いし、一定でなくてもよい。
基板を一部除去して基板の第2の主面側で溝部を開口させて基板を分離する(図2(c))。具体的には、基板の第1の主面側から第2の主面より深い溝部を形成した後で、半導体側を粘着シート70等の保持部材で保持した状態で基板10の厚さを薄くして第1の主面に対向する第2の主面60を露出させ、溝部50を基板の第2の主面側で開口させることによって基板を分離する。これにより、局所的に外力をかけずに基板を分離することができる。さらには、基板を薄くすることによって、放熱性のよい素子が得られる。また、素子の重心が安定し、実装しやすく好ましい。また他の方法として、基板の第2の主面側にマスクを設け、溝部に達するまで基板をエッチングして溝部を開口させて基板を分離することもできる。
基板分離工程後、半導体側を保持した状態で基板10の第2の主面上に第1電極30を形成することができる(図7)。また、第1電極は溝部の第2の主面側の開口状態を保持して溝部で深さ方向に延在する。このとき、電極を形成する領域については特に限定はなく、任意に形成することができるが、電極は第2の主面の全面に形成するとともに溝部で深さ方向に延在することが好ましい。これによって、電流注入効率が向上し、電流拡散性が良くなり、Vfを低下させることができる。また、基板分離工程後に電極を形成するので、溝部に電極を形成することができ、第2の主面及び第2の主面と連続する素子の側面に連続して電極を形成することができる。このとき、基板分離工程において素子形状に分離された基板の厚さよりも浅く電極を形成する。若しくは素子形状に分離された基板及び該基板と接する同一導電型の半導体の厚さよりも浅く電極を形成する。電極が異なる導電型の半導体に接触しないように溝部を狭く形成して電極を形成することにより、第1電極が異なる導電型の半導体に接触してショートするのを防ぐことができる。また、基板に接する電極の面積を大きくすることによって、電流注入効率を向上させることができる。さらに、電極が側面に形成された場合には、半導体の側面からの出射光が、パッケージなどの外的要因によって反射した光が側面の電極によって反射されるので基板に吸収されることなく、光取り出しを向上させた素子を得ることができる。また、この方法で電極を形成すると、半導体が分離された後に電極を形成するので、素子の形状に関わらず基板の第2の主面全面に電極を形成することが容易にでき好ましい。
(実施例1)
図1に示された半導体発光素子を作製する場合、まず、MOCVD(有機金属化学気相成長)反応装置内にSi基板10をセットし、n型半導体、活性層、p型半導体からなる半導体20を順次積層する。続いて、最上層にあるp型半導体のほぼ全面に透光性電極として、膜厚300nmのNi/Auの正電極40と、その正電極の上の一部にボンディング用のAuよりなるパッド電極(図示せず)を0.5μmの膜厚で形成する。次に、ウエハの表面全面にSiNよりなる保護膜を形成して、次に、フォトリソグラフィー技術を用いて、素子の大きさが150μm角になるように幅20μmの開口部を設けてレジストパターンを形成する。前記開口部の領域の保護膜をRIEを用いCHF3ガスによりエッチングする。次に、剥離液でレジストパターンを除去する。次に、ITO電極及び窒化物半導体はSiCl4ガスを用いて、Si基板はSF6ガスを用いてをRIEを行い、基板の裏面に形成する負電極の形成位置よりも深い半導体と基板の界面から100μmのところまでエッチングして溝部50を形成する。その後、フッ酸で保護膜を除去する。次に、半導体側を粘着シート70により一時的に固定し、Si基板を研磨することにより負電極の形成位置である第2の主面60を露出する。これにより、溝部が基板の第2の主面側で開口され、ウエハの半導体側が固定された状態で基板が素子状に分離される。さらに、基板の第2の主面にRIEを行うことにより電極形成面を平滑に整える。次に、TiとAlを含む負電極30を基板の第2の主面に形成及び溝部に形成し、Si基板の第2の主面の全面及び側面に連続して形成する。
実施例1において、第2の主面を露出する際にSi基板を研磨する代わりに、SF6ガスを用いてエッチングによりSi基板を除去する。それ以外は実施例1と同様にして形成する。実施例2の半導体発光素子においては、実施例1と比較して工程にかかる時間を短くし、生産性を向上することができた。
実施例2の変形例として、基板の幅よりも半導体の幅のほうが大きく、基板の第2の主面側から見たときに半導体が露出した形状とした。このとき、溝部の幅を半導体側20μm、基板側40μmとして形成した。この場合、光の取り出し効率を高めた素子を得ることができた。また、Si基板が角のない丸みを帯びた形状となり、特にSi基板の第2の主面側が丸みを帯びた形状となることで、第2の主面側を実装基板や回路基板に実装したときに強固に実装された。
図4に示された半導体発光素子を作成する場合、溝部50を形成するときに一辺75μmの六角形になるようにレジストパターンを形成する。それ以外は実施例1と同様にして形成する。実施例3の半導体発光素子においては、実施例1と比較して配光特性の良い素子が得られた。
20.半導体
30.第1電極
40.第2電極
50.溝部
60.第2の主面
70.粘着シート
Claims (11)
- Si基板の第1の主面上に半導体を形成する半導体形成工程と、
前記基板の第1の主面側に溝部をエッチングにより形成する溝部形成工程と、を具備し、
前記基板を一部除去し、第2の主面側で前記溝部を開口させて基板を分離する基板分離工程と、
前記開口溝部を有する基板の第2の主面上に第1電極を形成する電極形成工程と、を具備することを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 前記溝部は、前記基板分離工程において前記半導体発光素子形状になるように素子を囲んで形成され、各素子の基板と半導体の界面において前記基板の幅と前記半導体の幅が略同一になるように形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記溝部は、前記基板分離工程において前記半導体発光素子形状になるように素子を囲んで形成され、各素子の基板の第2の主面側の幅が半導体の幅より小さくなるように形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記第1電極は前記溝部で深さ方向に延在し、該電極は前記基板の厚さよりも浅く形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記第1電極は前記溝部で深さ方向に延在し、該電極は前記基板及び該基板と接する同一導電型の半導体の厚さよりも浅く形成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記半導体形成工程において、前記基板側から順に少なくとも第1導電型の半導体と第2導電型の半導体とが形成され、前記第2導電型の半導体上には第2電極が形成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記溝部形成工程は、半導体形成工程の後に具備し、前記溝部を形成する領域の第2電極、該第2電極の積層方向の半導体及び基板をエッチングする工程であることを特徴とする請求項6に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記半導体は窒化物からなることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記溝部形成工程における前記エッチングが、マスクを用いた反応性イオンエッチングである請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記マスクを用いた反応性イオンエッチングで形成される前記半導体素子を上面視したときの素子形状が六角形である請求項9に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記基板分離工程における前記溝部がエッチングにより開口されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。
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