JP2000174334A

JP2000174334A - ＧａＮ系半導体素子の製造方法

Info

Publication number: JP2000174334A
Application number: JP34340598A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Koto; 雅弘湖東; Yoichiro Ouchi; 洋一郎大内; Hiroaki Okagawa; 広明岡川; Kazuyuki Tadatomo; 一行只友
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】スクライブ・ブレーキングによって分断を行
う際の割れを制御し、ＧａＮ系結晶層の分断面の品質を
より向上させることができるＧａＮ系半導体素子の製造
方法を提供すること。【解決手段】ベース基板１の一方の面上に、マスク領
域ａと非マスク領域ｂとを形成するようにマスク層Ｍを
設ける。マスク領域ａは、非マスク領域ｂで挟まれた帯
状部を少なくとも有するものとし、マスク層の材料は、
それ自身の表面からは実質的にＧａＮ系結晶が成長し得
ない材料とする。非マスク領域を結晶成長の出発面とし
てマスク層を覆うまでＧａＮ系結晶層を成長させ、さら
に素子を構成する層を積層して積層構造体とする。前記
帯状部のマスク層上に形成されている結晶の合流部ｄに
沿って積層構造体が割れるようにスクライブ・ブレーキ
ングを行い、積層構造体を分断する。即ち、マスク法と
スクライブ・ブレーキングとが互いに関連付けられた、
成長と分断を含む方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＧａＮ系半導体素子
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＮ系半導体材料を用いた受光素子や
発光素子を製造する場合、サファイア結晶基板（ウエ
ハ）の上にＧａＮ系結晶層や電極などを、ある層ではウ
エハ全面にわたって、またある層では繰り返しパターン
として成長・形成し、素子に含まれる積層構造をウエハ
の規模で形成した後、これを個々の素子へと分断する。

【０００３】個々の素子に分断する方法の１つとして、
スクライブ・ブレーキングが知られている。スクライブ
・ブレーキングは、結晶基板の裏面（素子構造が形成さ
れる面とは反対側の面）に線状の切欠きを形成し、その
切欠きを割れの始点として割るという分断方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、サファイア結
晶基板とその上に成長したＧａＮ系結晶の場合のよう
に、ベース基板の劈開面とＧａＮ系結晶層の劈開面とは
必ずしも一致しないため、分断する際に平滑な面を得る
ことが困難であるという問題があった。最悪の場合は、
切欠きから発生させた割れ面（分断面）が素子内の重要
部分に至る場合もあり、スクライブ・ブレーキングは、
良好な分断のために種々のノウハウを必要とする加工で
あった。また、そのために、歩留りが悪かった。

【０００５】特に、スクライブ・ブレーキングで得られ
る割れ面を、ＧａＮ系半導体レーザの共振器面として用
いる場合には、より平滑な割れ面でかつ正確な２面間距
離が必要となるために、非常に技術を要し、歩留りは極
めて低いものであった。

【０００６】本発明の課題は、上記問題を解決し、スク
ライブ・ブレーキングによって分断を行う際の割れを制
御し、ＧａＮ系結晶層の分断面の品質をより向上させる
ことができるＧａＮ系半導体素子の製造方法を提供する
ことである。

【０００７】本発明でいう「ＧａＮ系材料」「ＧａＮ系
結晶」とは、式Ｉｎ_XＧａ_YＡｌ_ZＮ（０≦Ｘ≦１、０
≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）で決定される
化合物半導体材料、およびその結晶を意味する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は次の特徴を有す
るものである。（１）ＧａＮ系結晶が成長可能なベース基板の一方の面
上に、マスク領域と非マスク領域とを形成するようにマ
スク層を設け、前記マスク領域は、非マスク領域で挟ま
れた帯状部を少なくとも有し、マスク層の材料は、それ
自身の表面からは実質的にＧａＮ系結晶が成長し得ない
材料であり、非マスク領域を結晶成長の出発面としてマ
スク層を覆うまでＧａＮ系結晶層を成長させて、ベース
基板を含む積層構造体とし、またはさらにＧａＮ系半導
体素子を構成する層を積層したベース基板を含む積層構
造体とし、前記帯状部のマスク層上に形成されている結
晶の合流部に沿って積層構造体が割れるようにスクライ
ブ・ブレーキングを行い、積層構造体を分断する工程を
有することを特徴とするＧａＮ系半導体素子の製造方
法。

【０００９】（２）マスク層を、帯状のマスク領域と非
マスク領域とが交互にならんだストライプ状部分を有す
るパターンとして形成するものである上記（１）記載の
ＧａＮ系半導体素子の製造方法。

【００１０】（３）帯状のマスク領域の長手方向が、マ
スク層を覆うＧａＮ系結晶層の〈１−１００〉方向、お
よび／または、〈１１−２０〉方向である上記（２）記
載のＧａＮ系半導体素子の製造方法。

【００１１】（４）ＧａＮ系半導体素子がＧａＮ系発光
ダイオードである上記（１）記載のＧａＮ系半導体素子
の製造方法。

【００１２】（５）ＧａＮ系半導体素子がＧａＮ系半導
体レーザであって、上記分断によって形成される面を、
該ＧａＮ系半導体レーザの共振器面として用いるもので
ある上記（１）記載のＧａＮ系半導体素子の製造方法。

【００１３】本明細書では、ＧａＮ系結晶やサファイア
基板などの六方格子結晶の格子面を４つのミラー指数
（ｈｋｉｌ）によって指定する場合があれば、記載の便
宜上、指数が負のときには、その指数の前にマイナス記
号を付けて表記するものとし、この負の指数に関する表
記方法以外は、一般的なミラー指数の表記方法に準じ
る。従って、ＧａＮ系結晶の場合では、Ｃ軸に平行なプ
リズム面（特異面）は６面あるが、例えば、その１つの
面は（１−１００）と表記し、６面を等価な面としてま
とめる場合には｛１−１００｝と表記する。また、前記
｛１−１００｝面に垂直でかつＣ軸に平行な面を等価的
にまとめて｛１１−２０｝と表記する。また、（１−１
００）面に垂直な方向は〔１−１００〕、それと等価な
方向の集合を〈１−１００〉とし、（１１−２０）面に
垂直な方向は〔１１−２０〕、それと等価な方向の集合
を〈１１−２０〉と表記する。但し、図面にミラー指数
を記入する場合があれば、指数が負のときには、その指
数の上にマイナス記号を付けて表記し、ミラー指数の一
般的な表記方法に全て準じる。本発明でいう結晶方位
は、全て、ベース基板上に成長したＧａＮ系結晶を基準
とする方位である。

【００１４】マスク層によって覆われた「マスク領域」
と、覆われていない「非マスク領域」とは、ともにベー
ス基板面内の領域である。マスク層の上面の領域は、マ
スク領域に等しいものとみなし、同義として説明に用い
る。

【００１５】

【作用】ＧａＮ系結晶を低転位に成長させる方法の１つ
として、結晶成長させる基板面に部分的にマスクを設け
た状態で成長させる方法（Epitaxytial Lateral Overgr
owth、略してＥＬＯとも呼ばれる) が報告されている。
以下、このマスクを用いる方法を「マスク法」とよぶ。
本発明では、下記に説明するように、マスク法による結
晶成長過程で生じる特殊な現象に着目し、これとスクラ
イブ・ブレーキングとを組み合わせることによって、好
ましいスクライブ・ブレーキングを素子の製造工程に取
り入れたものである。

【００１６】先ず、マスク法による結晶成長工程、その
効果、および本発明者等が着目した特殊な現象について
簡単に説明する。マスク法は、図４（ａ）に示すよう
に、先ず、ＧａＮ系結晶が成長可能なベース基板１上
に、ＧａＮ系結晶が成長し得ない材料（ＳｉＯ₂など）
からなるマスク層Ｍを、特定のパターンを描いて形成す
る。そして、非マスク領域１１を成長の出発面としてＧ
ａＮ系結晶を成長させる。結晶がマスク層Ｍの高さまで
成長した後も結晶成長を継続すると、ＧａＮ系結晶は厚
さ方向に成長するだけでなく、図４（ｂ）に示すよう
に、マスク層Ｍの上面に沿って横方向にも成長し、図４
（ｃ）に示すように、マスク層Ｍを埋め込んで覆うＧａ
Ｎ系結晶層３０となる。これが、マスク法によって得ら
れる結晶であり、ＧａＮ系結晶層３０中の特定の部分に
は、転位線の伝搬の少ない低転位な部分が形成されてい
る。この低転位な部分がどこに形成されるかは、成長条
件によって異なる。

【００１７】マスク法においてＧａＮ系結晶がマスク層
上を覆う場合、図４（ｂ）における中央のマスク層で見
られるように、マスク層の両側からＧａＮ系結晶が覆い
始め、該マスク層上において両側から近づいたＧａＮ系
結晶の成長面が、ほぼマスク層の中央で合流することに
なる。この結晶の合流部（合流の界面）には欠陥が多
く、特に、合流部のなかでもマスク層表面に近い部分に
は、図１（ｂ）に示すように、完全に合流していない部
分（結晶で充填されない微小な空間部分）が下部に残
る。これは、成長するＧａＮ系結晶層の歪みや応力、成
長形状等の影響によるものと考えられる。

【００１８】本発明者等は、この合流部が欠陥によって
脆弱であることに着目し、しかも、下部に残った空間部
分とその上方に続く欠陥が割れの誘発と割れ方向の誘導
に好ましい形状であることを見いだし、この部分をスク
ライブ・ブレーキングでの分断に用いるという技術思想
に至った。この空間部分は、図１（ｂ）に示すように、
形状が上方に向いた鋭角なくさび状であり、切欠きとし
て好ましく作用する。さらにその先端から上方に向かっ
て欠陥が続く部分があるために、より好ましく割れ方向
が誘導される。本発明では、これを実際の分断に好まし
く適用し得るよう、マスク層の形成パターンと素子の分
断面とを一致させている。即ち、本発明では、マスク法
とスクライブ・ブレーキングとが、互いに関連付けられ
不可分に結びつけられていると言え、マスク法ではスク
ライブ・ブレーキングを想定したマスクパターンを形成
し、スクライブ・ブレーキングではマスク法で形成され
たマスクパターンに従うものとなっている。

【００１９】これによって、制御が困難であったスクラ
イブ・ブレーキングによる劈開面の進行を、マスク層上
の合流部で制御することができ、意図した分断面が容易
に得られる。また、従来の劈開面にくらべ、より平滑で
正確な面を簡単かつ確実に得ることも可能となり、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザの共振器面を劈開で形成することも容
易になる。

【００２０】

【発明の実施形態】以下、図面を参照しながら、本発明
の実施形態について説明する。説明に用いる素子はＧａ
Ｎ系の発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、１つの素子
を囲む分断面は４面である。先ず、図１（ａ）に示すよ
うに、ベース基板１の一方の面上に、マスク領域ａと非
マスク領域ｂとが形成されるようにマスク層Ｍを設け
る。このとき、マスク層の形成パターンは、マスク領域
ａが非マスク領域ｂによって挟まれた帯状部を少なくと
も有するパターンとする。これは、上記作用の説明で述
べたように、マスク層上に結晶の合流部を形成するため
である。図１の例では、マスク層の帯状部は、紙面に垂
直な方向を長手方向として延びている。図１（ａ）で
は、図中の３つのマスク層が全て、非マスク領域によっ
て挟まれたマスク領域を形成している。マスク層の材料
は、上記マスク法の説明で述べたとおり、それ自身の表
面からは実質的にＧａＮ系結晶が成長し得ない材料であ
る。

【００２１】次に、図１（ｂ）に示すように、非マスク
領域を結晶成長の出発面としてマスク層を覆うまでＧａ
Ｎ系結晶層Ｓ１を成長させる。図１（ｂ）は、１つのマ
スク層を拡大している。このとき、マスク層上には、結
晶の合流部ｄが形成されている。この合流部ｄも、マス
ク層の長手方向に沿って、紙面に垂直な方向に長く延び
るものとなる。さらに、図２に示すように、ＧａＮ系半
導体素子を構成するための結晶層Ｓ２、Ｓ３を成長さ
せ、必要な形状加工や、電極Ｐ１、Ｐ２などの形成を行
ない、多数の素子構造がウエハ上面が拡張する方向に繰
り返して連なったウエハ規模の積層構造体を形成する。

【００２２】素子構造の形成の際には、図２に示すよう
に、素子と素子との間にある分断面となるべき面（設計
上の面）Ｄが、マスク層上の結晶の合流部ｄと一致する
ように、素子構造の繰り返しパターンをマスク層の形成
パターンに位置決めして形成する。換言すれば、上記面
Ｄに必ず１つのマスク層の合流部ｄが対応し得るよう
に、予め、マスク層の形成パターンを、素子構造の繰り
返しパターンと同期するように形成しておく。ただし、
ウエハ上に形成した素子構造に決まった素子の形状やパ
ターンがなく、切断の結果ではじめて素子の外形が決定
されるような場合は、マスク層の形成パターンとスクラ
イブ・ブレーキングとの関係だけを着目すればよい。

【００２３】次に、図１（ｃ）および図２に示すよう
に、スクライブ・ブレーキングによって、ベース基板の
裏面に線状の切欠きを入れ、前記帯状部のマスク層上に
形成されている結晶の合流部に存在する合流の界面に沿
って、即ち、その帯状部の中心線を通る平面で積層構造
体を分断する。図２の例では、この分断によって、素子
の２面が得られる。その後に、またはこのスクライブ・
ブレーキングの前に、他の方向の２面の分断を行い、個
々の素子への分断を完了する。必要に応じて種々の追加
加工を施し、素子を完成させる。スクライブ・ブレーキ
ングを行なう工程は、素子の構成要素が全てそろった後
の最終分断時だけでなく、ベース基板上にマスク層を覆
うＧａＮ系結晶層を形成した後は、どの工程で行なって
もよい。

【００２４】本発明の製造方法には、素子の最外周の側
面のうちの１以上の面の分断が、上記説明の合流部での
分断であればよい。例えば、素子の最外周の側面が４面
あれば、１面だけを本発明の製造方法に従って割り、残
りの３面はマスク層に関係なく従来法で割るか他の切削
法を適用するなどであってもよく、４面とも本発明の製
造方法に従って割ってもよい。また、本発明の製造方法
に則した分断による分断面は、素子と素子との分断面だ
けでなく、素子にならず捨てる部分と素子との分断面な
どであってよく、限定されない。

【００２５】ベース基板は、ＧａＮ系結晶が成長可能な
ものであればよいが、マスク法によって高品質なＧａＮ
系結晶を成長させるには、最初の基礎となる結晶基板上
にバッファ層を形成した２層構造、さらにＧａＮ系結晶
の薄膜を形成した３層構造をベース基板とするのが好ま
しい態様である。その場合の、最初の基礎となる結晶基
板としては、例えば、従来からＧａＮ系結晶を成長させ
る際に汎用されている、サファイア、水晶、ＳｉＣ等か
らなる結晶基板が挙げられる。なかでも、サファイアの
Ｃ面、Ａ面、６Ｈ−ＳｉＣ基板、特にＣ面サファイア基
板が好ましい。また、バッファ層としては、ＺｎＯ、Ｍ
ｇＯなどの堆積膜や、ＡｌＮ、ＧａＮなどのＧａＮ材料
の低温成長層が挙げられる。上記表層のＧａＮ系結晶
は、ＧａＮやＡｌＧａＮなど、素子の材料構成に応じて
決定すればよい。

【００２６】また、本発明者等の研究によれば、最初の
基礎となる結晶基板だけを用いてベース基板とし、該結
晶基板上に直接マスク層を形成し、露出した結晶基板面
を出発面としてＧａＮ系結晶を成長させてもよい。この
場合、マスク層によって基板面における核発生が制限さ
れ、結果的に、非マスク領域に露出した結晶基板面では
核発生密度が高くなる。よって、ＧａＮ系結晶の成長初
期段階においては、非マスク領域での２次元成長が促進
されて高品質な結晶が成長し得るのである。

【００２７】マスク層は、それ自身の表面からは実質的
にＧａＮ系結晶が成長し得ない材料を用いる。このよう
な材料としては、例えば非晶質体が例示され、さらにこ
の非晶質体としてＳｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ等の窒化物や
酸化物等が例示される。特に、耐熱性に優れると共に成
膜及びエッチング除去が比較的容易なＳｉＮ_Xや、Ｓｉ
Ｏ_1-XＮ_X膜が好適に使用できる。マスク層の厚みは限
定されないが、通常５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度が好まし
い。

【００２８】マスク層の形成パターンは、ＧａＮ系結晶
の成長のしかたや、転位線の伝搬のしかたに大きな影響
を与える重要なものである。特に、マスク領域と非マス
ク領域との比率や、マスク領域と非マスク領域との境界
線の方向が重要である。この境界線の方向について説明
する。

【００２９】マスク領域と非マスク領域との境界線をＧ
ａＮ系結晶の〈１１−２０〉方向に伸びる直線とする場
合、ファセット面である｛１−１０１｝面がこの境界線
を越えて横方向に成長する面として確保され、横方向へ
の成長速度は遅くなる。横方向成長速度に対しＣ軸方向
の成長速度が速いため、｛１−１０１｝面などの斜めフ
ァセットが形成され易い。よってピラミッド状の形状が
先ず形成されてから平坦化する。このため平坦に埋め込
むにはある程度の厚みが必要となる。

【００３０】逆に、マスク領域と非マスク領域との境界
線をＧａＮ系結晶の〈１−１００〉方向に伸びる直線と
する場合、ＧａＮ系結晶の｛１１−２０｝面または｛１
１−２２｝面が、この境界線を越え、マスク層の上面に
沿って横方向に成長する面として確保される。これらの
面はオフファセット面であるため、ファセット面である
｛１−１０１｝面に比べて、ＧａＮ系結晶は横方向に高
速に成長する。横方向成長速度が速くなると、｛１−１
０１｝面などの斜めファセットが形成され難い。その結
果平坦に埋め込むのが〈１１−２０〉に比べ薄くて済
む。

【００３１】上記マスク層の形成パターンの効果を最も
顕著に現す一例として、ストライプ状のパターンが挙げ
られる。ストライプ状のパターンは、帯状のマスク領域
と帯状の非マスク領域とが交互に並ぶパターンである。
ストライプ状のパターンでは、２本の非マスク領域に挟
まれたマスク領域全てが、本発明でいう「非マスク領域
で挟まれた帯状部」となる。また帯状部の長手方向が、
上記したマスク領域と非マスク領域との境界線の方向で
あり、ＧａＮ系結晶の〈１−１００〉方向、〈１１−２
０〉方向が重要となる。

【００３２】マスク層の形成パターンをストライプ状の
パターンとする場合、１つの素子内に何本のマスク層を
含めるかは、素子の幅、マスク法に基づくマスク領域の
幅、非マスク領域の幅に応じて決定すればよい。例え
ば、サファイア結晶基板を用いたＧａＮ系ＬＥＤの場
合、図２に示す方向の素子の幅Ｗは、通常２００μｍ〜
１００００μｍである。一方、マスク領域の幅は、０．
０１μｍ〜２０μｍと広範囲であり、非マスク領域の幅
もマスク領域の幅に対して種々の値をとる。これらどの
ような組み合わせの場合でも、図２に示すように、分断
すべき面には必ずマスク層の中心線を対応させ、欠陥部
分で分断できるようにする。

【００３３】マスク層の形成パターンとして、格子状の
パターンがある。このパターンも、上記ストライプ状の
パターンと同様、帯状のマスク領域と帯状の非マスク領
域とが交互にならんだストライプ状部分を有するパター
ンの一種である。図３は、格子状のパターンに、一点鎖
線で素子の外形の１つを重ね合わせた図である。同図の
例では、〈１−１００〉方向のマスク層Ｍ１、Ｍ２と、
〈１１−２０〉方向のマスク層Ｍ３、Ｍ４とによって１
つの素子の外周４面の分断面に対応させている。このよ
うな態様によって、素子のチップ化を簡単に行うことが
できる。

【００３４】スクライブ・ブレーキング自体に関する、
切欠きの深さ、切欠きの断面形状、荷重など、割るため
の種々の技術、およびスクライブ・ブレーキング自体を
実施するための工具や装置などは公知のものを用いてよ
い。また、ここでいう切欠きとは、取り去られて残った
空間を指すだけではなく、鋭利な工具が入って押し分け
られた状態や、切欠きと等価に作用する脆弱な状態を含
む。即ち、工具を入れると同時にそのまま割っていくよ
うな剪断的、破断的な手法や、割れを誘発するような脆
弱部を形成しそこから割るというような手法をも含め
て、割ることを意図する位置に割れの誘発部分を形成し
てそこから割るという原理を有する分断方法は、本発明
でいうスクライブ・ブレーキングに含まれる。本発明に
おけるスクライブ・ブレーキングの工程では、スクライ
ブ・ブレーキング自体の割るためのノウハウが重要なの
ではなく、マスク法と関連させた切欠きの線の方向と、
切欠きの線の位置が重要である。

【００３５】Ｃ面サファイア結晶基板上にＧａＮ系結晶
を成長させた場合、サファイア結晶のａ軸と、ＧａＮ系
結晶のａ軸とは、互いにＣ軸を共通軸としてこれを中心
に３０°回転方向にずれた関係となる。従って、サファ
イア結晶をＭ面で劈開すると、ＧａＮ系結晶はＡ面で、
逆に、サファイア結晶をＡ面で劈開すると、ＧａＮ系結
晶はＭ面で劈開されることになる。このような場合は、
マスク層の直下に対応する直線とすればよい。

【００３６】マスク層の帯状部の長手方向をＧａＮ系結
晶ＧａＮの〈１−１００〉方向と一致させ、Ｃ面サファ
イア結晶基板の裏面から、マスク層の直下に対応する直
線に沿ってスクライブ・ブレーキングを行うことで、マ
スク上の欠陥を起点としてＧａＮ系結晶はＡ面に沿って
劈開され、平滑な面が得られる。

【００３７】一方、マスク層の帯状部の長手方向をＧａ
Ｎ系結晶の〈１１−２０〉方向と一致させ、Ｃ面サファ
イア結晶基板の裏面から、マスク層の直下に対応する直
線に沿ってスクライブ・ブレーキングを行うことで、Ｇ
ａＮ系結晶はＭ面に沿って劈開されることになる。この
Ｍ面に沿った劈開面は、最も得られやすく、割れ面の平
滑性が特に好ましい。従って、ＧａＮ系半導体レーザの
共振器面を得る場合には、マスク層の帯状部の長手方向
をこの方向とするのが好ましい。

【００３８】本発明の製造方法によって製造されるＧａ
Ｎ系半導体素子は、発光ダイオードや半導体レーザなど
の発光素子、フォトダイオードなどの受光素子のほか、
分断を必要とする全てのＧａＮ系の素子が含まれる。

【００３９】

【実施例】実施例１本実施例では、マスク層の形成パターンを、〈１−１０
０〉方向を長手方向とするストライプ状のパターンと
し、図２に示すように、ＧａＮ系ＬＥＤを含む積層構造
体を形成し、スクライブ・ブレーキングによって分断し
た。

【００４０】〔ベース基板の製作〕図１（ａ）に示すよ
うに、２インチのＣ面サファイア結晶基板ウエハ１ａを
ＭＯＣＶＤ装置内に配置し、水素雰囲気下で１１００℃
まで昇温し、サーマルエッチングを行った。その後、窒
素雰囲気に切り替え、温度を５００℃まで下げ、Ｇａ原
料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、Ｎ原料として
アンモニアを流し、ＧａＮ低温バッファ層１ｂを成長さ
せ、さらに、１０００℃に昇温し、原料として、ＴＭ
Ｇ、アンモニア、ドーパントとしてのシランを流し、厚
さ３μｍのｎ型ＧａＮ層１ｃを成長させ、ベース基板１
とした。

【００４１】ＭＯＣＶＤ装置から試料を取り出し、ベー
ス基板の上面にスパッタリングにより厚さ０．１μｍの
ＳｉＯ₂膜を形成し、これをフォトリソグラフィー技術
およびエッチング技術を用いて、ストライプ状パターン
のＳｉＯ₂マスク層とした。このストライプの帯の長手
方向は、ＧａＮ結晶の〈１−１００〉方向であり、マス
ク領域の帯の幅は５μｍ、非マスク領域の帯の幅は５μ
ｍ、図２に現れた素子の幅Ｗは３５０μｍである。従っ
て、素子幅を決定する２本のマスク層に挟まれた、分断
に関係ないマスク層の本数は３４本である。ただし、図
２は説明のための模式図であって、本実施例のマスク層
の本数とは一致していない。

【００４２】この試料をＭＯＣＶＤ装置内に戻し、窒素
雰囲気、温度１０００℃として、ＴＭＧ、アンモニア、
シランを流し、非マスク領域を結晶成長の出発面として
ｎ型ＧａＮを結晶成長させ、該結晶層が上記マスク層を
覆い、さらに表面が平坦になるまで成長させ、層Ｓ１と
した。このｎ型ＧａＮ結晶層は、ベース基板面からの厚
さが７μｍであった。この層Ｓ１は、図２に示すよう
に、ｎ型電極用のコンタクト層でありかつｎ型クラッド
層となる層である。

【００４３】さらに、原料として、トリメチルインジウ
ム（ＴＭＩ）、ＴＭＧ、アンモニア、シランを流して、
厚さ０．０５μｍのＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ活性層Ｓ２を形
成し、続いて、原料として、ＴＭＧ、アンモニア、ビス
シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を流
して、厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮクラッド層Ｓ３を形
成し、その後、雰囲気ガスを窒素のみにして室温まで徐
冷し、ウエハの外形まで均一な厚さのＧａＮ系結晶層が
ダブルヘテロ接合された構造を得た。

【００４４】上記ｐ型ＧａＮクラッド層の上面に厚さ２
０００ÅのＳｉＯ₂レジスト膜をスパッタリングにより
形成し、これをフォトリソグラフィーによってレジスト
パターンとし、ドライエッチングによって部分的にｎ型
ＧａＮ結晶層Ｓ１が露出するまでエッチングした（深さ
１μｍ）。

【００４５】〔電極形成〕フォトリソグラフィーによっ
てｐ型電極用パターンを形成し、電子ビーム蒸着によ
り、厚さ５０ÅのＮｉ膜、厚さ１００ÅのＡｕ膜を順次
形成し、そして、リフトオフによりｐ型の透光性電極を
形成した。同様にして、ｎ型コンタクト層上面に、厚さ
２００ÅのＴｉ層、その上に厚さ２３００ÅのＡｌ層を
形成し、ｎ型電極とした。更に各電極のオーミック性を
得るため、６００℃×１０ｍｉｎにて電極アニールし
た。

【００４６】ｐ型層のボンディング電極は、前記と同様
にして厚さ５００ÅのＮｉ層、厚さ１５００ÅのＡｕ層
を形成し、リフトオフによりボンディング電極とした。

【００４７】〔スクライブ・ブレーキングによる素子分
離〕素子分離は、Ｃ面サファイア結晶基板の裏面側より
顕微鏡で観察しながら、分断部に対応するマスク層のス
トライプに裏面で対応する直線に沿って、裏面をスクラ
イブし、その後、スクライブ部に荷重をかけてブレーキ
ングした。更に、マスク層と直交する方向で任意の場所
に間隔が３５０μｍでスクライブ・ブレーキングし、正
方形状の素子分離をおこなった。

【００４８】〔評価〕素子分離後、ＧａＮ系結晶層での
分断面を観察した結果、ＳｉＯ₂マスク層上の欠陥部を
起点として分断面が発生しており、成長させたＧａＮ系
結晶層のＡ面に沿った形で、平滑な面が得られていた。

【００４９】実施例２本実施例では、ベース基板上に形成するＳｉＯ₂マスク
層のストライプの長手方向を、成長させるＧａＮ系結晶
の〈１１−２０〉方向になるように形成したこと以外
は、実施例１と同様に積層構造体を形成し、スクライブ
・ブレーキングによって分断した。素子分離を行った結
果、分断面は、ＳｉＯ₂マスク層上の欠陥部を起点とし
て成長させたＧａＮ系結晶層のＭ面に沿った形で平滑な
面が得られていた。

【００５０】実施例３本実施例では、ＳｉＯ₂マスク層の形成パターンを、図
３に示すような、ＧａＮ系結晶の〈１−１００〉方向お
よび〈１１−２０〉方向に沿うマスク層からなる格子形
状を作製したこと以外は、実施例１と同様に積層構造体
を形成し、スクライブ・ブレーキングによって分断し
た。〈１−１００〉方向のストライプは、実施例１と同
じ仕様であり、〈１１−２０〉方向のストライプは、マ
スク層Ｍ３、Ｍ４の中心間距離（即ち、素子の他方の
幅）が３５０μｍである。

【００５１】図３に示す素子の外周４面に対応するＳｉ
Ｏ₂マスク層Ｍ１〜Ｍ４に沿ってスクライブ・ブレーキ
ングを行った結果、ほぼ設計どおりのチップ化が歩留ま
りよくできた。また分断面は４面いずれも平滑なもので
あった。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、マスク
法とスクライブ・ブレーキングとを一体不可分に関連づ
けることによって、スクライブ・ブレーキングの際の割
れをマスク層で制御することができ、素子の重要な部分
に入り込むようなことが低減される。また、その分断面
はより平滑となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を説明するために、各工程を
示した図である。

【図２】本発明の製造方法において、工程中で形成され
るＧａＮ系発光素子の積層構造体を示す模式図である。

【図３】本発明において、マスク層の形成パターンを格
子状とする場合の一例を示す模式図であって、ベース基
板面を見たときの図である。

【図４】マスク法を説明する図である。

【符号の説明】

１ベース基板Ｍマスク層Ｓ１ＧａＮ系結晶層ｄ合流部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡川広明兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地三菱電線工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者只友一行兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地三菱電線工業株式会社伊丹製作所内Ｆターム(参考） 5F041 AA41 CA04 CA23 CA33 CA34 CA40 CA46 CA65 CA74 CA76

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＧａＮ系結晶が成長可能なベース基板の
一方の面上に、マスク領域と非マスク領域とを形成する
ようにマスク層を設け、前記マスク領域は、非マスク領
域で挟まれた帯状部を少なくとも有し、マスク層の材料
は、それ自身の表面からは実質的にＧａＮ系結晶が成長
し得ない材料であり、非マスク領域を結晶成長の出発面としてマスク層を覆う
までＧａＮ系結晶層を成長させて、ベース基板を含む積
層構造体とし、またはさらにＧａＮ系半導体素子を構成
する層を積層して、ベース基板を含む積層構造体とし、前記帯状部のマスク層上に形成されている結晶の合流部
に沿って積層構造体が割れるようにスクライブ・ブレー
キングを行い、積層構造体を分断する工程を有すること
を特徴とするＧａＮ系半導体素子の製造方法。
【請求項２】マスク層を、帯状のマスク領域と非マス
ク領域とが交互にならんだストライプ状部分を有するパ
ターンとして形成するものである請求項１記載のＧａＮ
系半導体素子の製造方法。
【請求項３】帯状のマスク領域の長手方向が、マスク
層を覆うＧａＮ系結晶層の〈１−１００〉方向、および
／または、〈１１−２０〉方向である請求項２記載のＧ
ａＮ系半導体素子の製造方法。
【請求項４】ＧａＮ系半導体素子がＧａＮ系発光ダイ
オードである請求項１記載のＧａＮ系半導体素子の製造
方法。
【請求項５】ＧａＮ系半導体素子がＧａＮ系半導体レ
ーザであって、上記分断によって形成される面を、該Ｇ
ａＮ系半導体レーザの共振器面として用いるものである
請求項１記載のＧａＮ系半導体素子の製造方法。