JP2005108943A - Semiconductor wafer and method for manufacturing semiconductor device using same - Google Patents

Semiconductor wafer and method for manufacturing semiconductor device using same Download PDF

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光彦 荻原
Hiroyuki Fujiwara
博之 藤原
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新 横山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor wafer which is equipped with a qualification for obtaining a semiconductor epitaxial film whose lifting surface has a planarity of nano order, and a method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor wafer. <P>SOLUTION: The semiconductor wafer 100 comprises a GaAs substrate 101 and a buffer layer 102, a lifting layer 103 formed on the substrate 101 and the layer 102, and a semiconductor epitaxial layer 104 formed on the layer 103. The thickness of the lifting layer 103 is made at least 10 nm and less than 200 nm. The method for manufacturing a semiconductor device comprises a process for preparing the semiconductor wafer, a process wherein patterning of the semiconductor epitaxial layer is performed by using an etching mask and an etching trench is formed, and a process wherein bonding of the semiconductor epitaxial film is performed on a substrate which film is obtained by etching the lifting layer and exfoliating the semiconductor epitaxial layer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、剥離可能な半導体エピタキシャル層を備えた半導体ウェハ及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor wafer having a peelable semiconductor epitaxial layer and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

GaAs基板とGaAsエピタキシャル層との間に、厚さ5μmのGa0.3Al0.7As層を設け、Ga0.3Al0.7As層をエッチング除去して、上層のGaAsエピタキシャル層を剥離し、異種基板上に貼り付ける技術が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 A Ga 0.3 Al 0.7 As layer having a thickness of 5 μm is provided between the GaAs substrate and the GaAs epitaxial layer, the Ga 0.3 Al 0.7 As layer is removed by etching, and the upper GaAs epitaxial layer is removed. A technique for peeling and pasting on a different substrate has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).

コナガイ・マコト他、ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウス45(1978)、第277−280頁、「ハイ イフィシェンシィ GaAs スィン フィルム ソーラー セルズ バイ ピールド フィルム テクノロジー(Makoto Konagai et al., Journal of Crystal Growth 45(1978)pp.277−280“High Efficiency GaAs Thin Film Solar Cells by Peeled Film Technology”)Kogai Makoto et al., Journal of Crystal Grouse 45 (1978), pp. 277-280, “High Efficiency GaAs Thin Film Solar Cells by Peeled Film Technology (Moonto Konagai et al., Journal of Crystal Growth 78). pp. 277-280 “High Efficiency GaAs Thin Film Solar Cells by Peeled Film Technology”)

しかし、基板と半導体エピタキシャル層との間に配置された層(剥離層)をエッチング除去して半導体エピタキシャル層を剥離した場合には、剥離層の厚さに剥離面の平坦性が依存しており、剥離層の厚さが厚い場合、剥離された半導体エピタキシャル層である半導体エピタキシャルフィルムの剥離面の平坦性が悪く、異種基板上に貼り付けた場合に、良好な密着力が得られないということが、本出願の発明者等の実験から判明した。   However, when the semiconductor epitaxial layer is peeled off by etching away the layer (peeling layer) disposed between the substrate and the semiconductor epitaxial layer, the flatness of the peeled surface depends on the thickness of the peeling layer. When the thickness of the release layer is large, the flatness of the release surface of the semiconductor epitaxial film, which is the peeled semiconductor epitaxial layer, is poor, and good adhesion cannot be obtained when pasted on a different substrate. However, it became clear from experiment of the inventors of this application.

そこで、本発明は、上記したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、剥離面がナノオーダーの平坦性を持つ半導体エピタキシャルフィルムを得る条件を備えた半導体ウェハ及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and the object thereof is a semiconductor wafer having a condition for obtaining a semiconductor epitaxial film having a separation surface with nano-order flatness. And it is providing the manufacturing method of a semiconductor device using the same.

本発明の半導体ウェハは、基板と、前記基板上に形成された剥離層と、前記剥離層上に形成された半導体エピタキシャル層とを有し、前記剥離層の厚さが10nm以上200nm未満であることを特徴とするものである。   The semiconductor wafer of the present invention has a substrate, a release layer formed on the substrate, and a semiconductor epitaxial layer formed on the release layer, and the thickness of the release layer is 10 nm or more and less than 200 nm. It is characterized by this.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記半導体ウェハを用意する工程と、エッチングマスクにより、前記半導体エピタキシャル層をパターニングし、エッチング溝を形成する工程と、前記剥離層をエッチングする工程と、前記半導体エピタキシャル層を剥離することによって得られた半導体エピタキシャルフィルムを他の基板上にボンディングする工程とを有することを特徴とするものである。   The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of preparing the semiconductor wafer, a step of patterning the semiconductor epitaxial layer with an etching mask to form an etching groove, a step of etching the release layer, And a step of bonding a semiconductor epitaxial film obtained by peeling off the semiconductor epitaxial layer onto another substrate.

本発明の半導体ウェハにおいては、剥離層の厚さを適切にすることによって、半導体エピタキシャルフィルムの剥離面の平坦性を極めて高くすることができるので、半導体エピタキシャルフィルムを他の基板にボンディングしたときの密着力を高めることができるという効果が得られる。   In the semiconductor wafer of the present invention, the flatness of the peeling surface of the semiconductor epitaxial film can be made extremely high by making the thickness of the peeling layer appropriate, so that when the semiconductor epitaxial film is bonded to another substrate The effect that the adhesive force can be increased is obtained.

また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、平坦性の極めて高い半導体エピタキシャルフィルムを他の基板にボンディングすることができるので、半導体エピタキシャルフィルムと他の基板間の密着力に優れた半導体装置を得ることができるという効果が得られる。   In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a semiconductor epitaxial film with extremely high flatness can be bonded to another substrate, so that the semiconductor device has excellent adhesion between the semiconductor epitaxial film and the other substrate. The effect that can be obtained is obtained.

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体ウェハの構成を概略的に示す断面図であり、図2は、第1の実施形態に係る半導体ウェハの構成を概略的に示す平面図である。図1は、図2の半導体ウェハをS−S線で切る面に相当する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a semiconductor wafer according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the semiconductor wafer according to the first embodiment. It is. FIG. 1 corresponds to a surface obtained by cutting the semiconductor wafer of FIG. 2 along line S 1 -S 1 .

図1に示されるように、半導体ウェハ100は、GaAs基板101と、GaAsバッファ層102と、その上に形成された剥離層(犠牲層)103と、この剥離層103上に形成された半導体エピタキシャル層104とを有しており、剥離層103の厚さを10nm以上200nm未満の範囲内の値としている。   As shown in FIG. 1, a semiconductor wafer 100 includes a GaAs substrate 101, a GaAs buffer layer 102, a release layer (sacrificial layer) 103 formed thereon, and a semiconductor epitaxial layer formed on the release layer 103. The thickness of the peeling layer 103 is set to a value within the range of 10 nm to less than 200 nm.

半導体エピタキシャル層104は、剥離層103側から順に、n−GaAs層(下側コンタクト層)111、n−AlGa1−xAs層(下側クラッド層)112、n−AlGa1−yAs層(活性層)113、p−AlGa1−zAs層(上側クラッド層)114、及び、p−GaAs層(上側コンタクト層)115を積層させた積層構造である。ここで、例えば、z>yかつx>yとすると、半導体エピタキシャル層104は、n−AlGa1−yAs層(活性層)113を発光層とするダブルへテロ・エピタキシャル層構造の発光ダイオードになる。なお、半導体エピタキシャル層104の構成材料、層数は、上記した例に限定されず、また、半導体エピタキシャル層104に形成される半導体素子の種類も発光ダイオードに限定されない。 Semiconductor epitaxial layer 104 in this order from the release layer 103 side, n-GaAs layer (lower contact layer) 111, n-Al x Ga 1-x As layer (lower cladding layer) 112, n-Al y Ga 1- This is a laminated structure in which a y As layer (active layer) 113, a p-Al z Ga 1-z As layer (upper cladding layer) 114, and a p-GaAs layer (upper contact layer) 115 are laminated. Here, for example, when z> y and x> y, the semiconductor epitaxial layer 104 emits light of a double hetero-epitaxial layer structure in which the n-Al y Ga 1-y As layer (active layer) 113 is a light emitting layer. Become a diode. The constituent material and the number of layers of the semiconductor epitaxial layer 104 are not limited to the above example, and the type of semiconductor element formed in the semiconductor epitaxial layer 104 is not limited to the light emitting diode.

また、剥離層103は、例えば、AlGa1−tAs層(0≦t≦1)である。また、剥離層103は、AlAs層とすることができる。剥離層103の構成材料は、半導体エピタキシャル層104の構成材料に応じて選択すればよい。さらに、剥離層103が形成される基板も、図示されたGaAs基板101とGaAsバッファ層102の積層構造に限定されない。 Further, the release layer 103 is, for example, an Al t Ga 1-t As layer (0 ≦ t ≦ 1). The release layer 103 can be an AlAs layer. The constituent material of the release layer 103 may be selected according to the constituent material of the semiconductor epitaxial layer 104. Further, the substrate on which the release layer 103 is formed is not limited to the laminated structure of the GaAs substrate 101 and the GaAs buffer layer 102 shown in the drawing.

次に、半導体エピタキシャル層104を基板から剥離する手順を説明する。図3から図6(a),(b)までは、半導体エピタキシャル層104の剥離工程を概略的に示す断面図(その1〜5)である。   Next, a procedure for peeling the semiconductor epitaxial layer 104 from the substrate will be described. FIGS. 3 to 6A and 6B are cross-sectional views (parts 1 to 5) schematically showing a peeling process of the semiconductor epitaxial layer 104. FIG.

半導体エピタキシャル層104の剥離に際しては、図3に示されるように、先ず、半導体エピタキシャル層104上にエッチングマスク120を形成する。次に、図4に示されるように、例えば標準的なフォトリソグラフィー方法により、エッチングマスク120にエッチング溝パターン130を形成する。次に、図5に示されるように、半導体エピタキシャル層104、剥離層103、及びGaAsバッファ層102にエッチング溝131を形成する。このエッチング溝形成では、例えば硫酸過水(硫酸+H+HO)又は燐酸過水(燐酸+H+HO)を用いることができる。また、ここでは、エッチング溝131がGaAsバッファー層に到達するエッチング溝を示したが、エッチング溝131は少なくとも剥離層が露出するように形成すればよい。次に、エッチング液に浸漬することによって、図6(a)に示される剥離層103をエッチング除去して、図6(b)に示されるように、半導体エピタキシャル層104を基板から剥離する。 When the semiconductor epitaxial layer 104 is peeled off, an etching mask 120 is first formed on the semiconductor epitaxial layer 104 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 4, an etching groove pattern 130 is formed on the etching mask 120 by, for example, a standard photolithography method. Next, as shown in FIG. 5, an etching groove 131 is formed in the semiconductor epitaxial layer 104, the release layer 103, and the GaAs buffer layer 102. In this etching groove formation, for example, sulfuric acid / hydrogen peroxide (sulfuric acid + H 2 O 2 + H 2 O) or phosphoric acid / hydrogen peroxide (phosphoric acid + H 2 O 2 + H 2 O) can be used. Here, although the etching groove 131 shows an etching groove reaching the GaAs buffer layer, the etching groove 131 may be formed so that at least the peeling layer is exposed. Next, the peeling layer 103 shown in FIG. 6A is etched away by being immersed in an etching solution, and the semiconductor epitaxial layer 104 is peeled from the substrate as shown in FIG. 6B.

剥離された半導体エピタキシャル層104は、半導体エピタキシャルフィルム104aとして異種基板上(例えば、駆動IC回路が形成されたSi基板上に直接、又は、Si基板上に形成されたメタル層上)にボンデイングされる。ボンデシングされた半導体エピタキシャルフィルム104aがSi基板に対して良好な密着力を得るためには、半導体エピタキシャルフィルム104aの剥離面105に高い平坦性が要求される。半導体エピタキシャルフィルム104aの剥離面105の平坦性が悪い場合には、半導体エピタキシャルフィルム104aをSi基板に対して良好に接合することができなくなる。図7は、半導体エピタキシャルフィルム104aの剥離面105に起伏が形成され、また、剥離面105の端部付近に異物202が付着して、平坦性が悪い場合を概念的に示す図である。この場合には、図7に示されるように、半導体エピタキシャルフィルム104aをSi基板201に対して良好に接合することができなくなる。   The peeled semiconductor epitaxial layer 104 is bonded as a semiconductor epitaxial film 104a on a dissimilar substrate (for example, directly on a Si substrate on which a driving IC circuit is formed or on a metal layer formed on a Si substrate). . In order for the bonded semiconductor epitaxial film 104a to have a good adhesion to the Si substrate, the release surface 105 of the semiconductor epitaxial film 104a needs to have high flatness. When the flatness of the peeling surface 105 of the semiconductor epitaxial film 104a is poor, the semiconductor epitaxial film 104a cannot be bonded well to the Si substrate. FIG. 7 is a diagram conceptually showing a case where undulations are formed on the peeling surface 105 of the semiconductor epitaxial film 104a, and foreign matter 202 adheres near the end of the peeling surface 105, resulting in poor flatness. In this case, as shown in FIG. 7, the semiconductor epitaxial film 104a cannot be satisfactorily bonded to the Si substrate 201.

次に、半導体エピタキシャルフィルム104aの剥離面105の表面粗さの測定結果を説明する。測定は、剥離層103をAlAs層とし、剥離層103の厚さが200nm,100nm,50nm,20nmの場合について行った。測定は、半導体エピタキシャルフィルム104aの剥離面105をAFM(原子間力顕微鏡)で測定することによって行った。測定結果を図8に示す。図8において、横軸は剥離層103の厚さ(nm)を示し、縦軸は剥離面105の平均表面粗さRa(nm)又は最大表面粗さRmax(nm)を示す。図8において、白丸は平均表面粗さRa(nm)の測定点を示し、黒丸は最大表面粗さRmax(nm)の測定点を示す。図8からわかるように、剥離層103の厚さが10nm以上200nm未満であれば、半導体エピタキシャルフィルム104aの剥離面105の表面粗さを、他の基板にボンディング可能な範囲に抑制することができる。ただし、ただし、剥離面105にさらに高い平坦度を要求する場合には、許容される剥離層103の厚さの範囲を狭くする必要がある。   Next, the measurement result of the surface roughness of the peeling surface 105 of the semiconductor epitaxial film 104a will be described. The measurement was performed when the release layer 103 was an AlAs layer and the thickness of the release layer 103 was 200 nm, 100 nm, 50 nm, and 20 nm. The measurement was performed by measuring the peeling surface 105 of the semiconductor epitaxial film 104a with an AFM (atomic force microscope). The measurement results are shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis indicates the thickness (nm) of the release layer 103, and the vertical axis indicates the average surface roughness Ra (nm) or the maximum surface roughness Rmax (nm) of the release surface 105. In FIG. 8, white circles indicate measurement points for average surface roughness Ra (nm), and black circles indicate measurement points for maximum surface roughness Rmax (nm). As can be seen from FIG. 8, if the thickness of the release layer 103 is 10 nm or more and less than 200 nm, the surface roughness of the release surface 105 of the semiconductor epitaxial film 104a can be suppressed to a range that can be bonded to another substrate. . However, in the case where higher flatness is required for the peeling surface 105, it is necessary to narrow the allowable thickness range of the peeling layer 103.

図8からわかるように、剥離層103の厚さが50nmで半導体エピタキシャルフィルム104aの剥離面105の表面粗さは最小になる。また、剥離層103の厚さが50nmよりも厚くなると半導体エピタキシャルフィルム104aの剥離面105の表面粗さは増加し、剥離層103の厚さが50nmよりも薄くなると半導体エピタキシャルフィルム104aの剥離面105の表面粗さは増加する。   As can be seen from FIG. 8, when the thickness of the release layer 103 is 50 nm, the surface roughness of the release surface 105 of the semiconductor epitaxial film 104a is minimized. Further, when the thickness of the release layer 103 is greater than 50 nm, the surface roughness of the release surface 105 of the semiconductor epitaxial film 104a increases. When the thickness of the release layer 103 is less than 50 nm, the release surface 105 of the semiconductor epitaxial film 104a is increased. The surface roughness of increases.

剥離層103の厚さが大きくなると、剥離面105の表面粗さが増加する理由を説明する。剥離層103は、GaAs基板101上のバッファ層102と半導体エピタキシャル層104との間の狭い(薄い)領域にあり、エッチング液が剥離層103のある狭い領域に浸透しながら剥離層103のエッチングが進行する。剥離層103の厚さを大きくすると、剥離層103のエッチング速度が低下する。これには、以下の2つの理由が考えられる。
1)エッチングする剥離層103の体積が増える。
2)剥離層103が厚くなると、剥離層103のエッチング進行によりLEDエピタキシャルフィルム104と基板との間の空隙によってLEDエピタキシャルフィルム104が変形(例えば、LEDエピタキシャルフィルム104の剥離面105が基板の剥離面に接近して、両者の空隙を狭めるように変形する)し、この変形に起因してエッチング領域(エッチングスペース)にエッチング液が浸透し難くなる(即ち、エッチング液の浸透が阻害される)。エッチング液の浸透速度が遅くなると、エッチング液に溶解した成分(剥離層103がAlAs層である場合には、AlやAs)の、エッチング領域における濃度が高くなり、その高濃度の溶解成分がエッチング領域に滞留する時間も長くなる。その結果、一旦剥離層103がエッチングされて露出したGaAs層の表面溶解成分が堆積又は再結晶化することが起こり得る。Asは、Alと比較して、GaやAsとの結合エネルギーが小さいので、AsよりもむしろAlがGaAs表面に堆積又は再結晶化し易いと考えられる。実際に、GaAs表面の平坦性を悪くしている堆積物又は再結晶化物を定性分析した。その結果、堆積物又は再結晶化物はAl又はAlのフッ化物(Al−F)であることが確認された。Alのフッ化物が確認された原因は、エッチング液としてHF液を使ったことによると考えられる。
The reason why the surface roughness of the peeling surface 105 increases as the thickness of the peeling layer 103 increases will be described. The peeling layer 103 is in a narrow (thin) region between the buffer layer 102 and the semiconductor epitaxial layer 104 on the GaAs substrate 101, and etching of the peeling layer 103 is performed while the etching solution penetrates the narrow region where the peeling layer 103 exists. proceed. When the thickness of the release layer 103 is increased, the etching rate of the release layer 103 is decreased. There are two possible reasons for this.
1) The volume of the release layer 103 to be etched increases.
2) When the release layer 103 becomes thicker, the LED epitaxial film 104 is deformed by the gap between the LED epitaxial film 104 and the substrate due to the progress of etching of the release layer 103 (for example, the release surface 105 of the LED epitaxial film 104 is changed to the release surface of the substrate). 2), the etching solution hardly penetrates into the etching region (etching space) due to the deformation (that is, the penetration of the etching solution is hindered). When the penetration rate of the etching solution is slowed, the concentration of the component dissolved in the etching solution (Al or As when the peeling layer 103 is an AlAs layer) in the etching region increases, and the high concentration of the dissolved component is etched. The time spent in the region also becomes longer. As a result, the surface-dissolved component of the GaAs layer exposed once the peeling layer 103 is etched may be deposited or recrystallized. Since As has a lower binding energy to Ga and As compared to Al, it is considered that Al rather than As is likely to be deposited or recrystallized on the GaAs surface. Actually, qualitative analysis was performed on deposits or recrystallized materials that deteriorate the flatness of the GaAs surface. As a result, it was confirmed that the deposit or recrystallized product was Al or Al fluoride (Al-F). The cause of the confirmation of Al fluoride is considered to be that the HF solution was used as the etching solution.

このように、LEDエピタキシャルフィルム104の剥離面(GaAs表面)105上には、Al(エッチング液としてHF液を使った場合にはAlのフッ化物も含まれる)が堆積又は再結晶化して、表面粗さを増加させている。また、表面への堆積又は再結晶化の現象は、剥離層103のエッチング速度と関係があり、エッチング速度の減少に伴って、表面への堆積又は再結晶化の現象がより顕著(より大きな堆積領域又は再結晶化領域)になっていくと考えらる。   Thus, on the peeling surface (GaAs surface) 105 of the LED epitaxial film 104, Al (including HF fluoride when HF solution is used as an etching solution) is deposited or recrystallized to form a surface. The roughness is increased. In addition, the phenomenon of deposition or recrystallization on the surface is related to the etching rate of the peeling layer 103, and the phenomenon of deposition or recrystallization on the surface becomes more remarkable as the etching rate decreases (larger deposition). Region or recrystallization region).

次に、剥離層103の厚さが小さくなると、剥離面105の表面粗さが増加する理由を説明する。既に、剥離層103の厚さの増加に伴う現象について説明したが、剥離層103が非常に薄くなった場合にも、剥離層103の厚さが非常に薄いことによって浸透スペースが狭くなり、エッチング液が浸透し難くなると考えられる。したがって、剥離層103が非常に薄くなった場合にも、上で述べた剥離層103の厚さの増加に伴う現象と同様に、LEDエピタキシャルフィルム104上にエッチング液へ溶解した剥離層成分の堆積又は再結晶化の現象が促進されると考えられる。   Next, the reason why the surface roughness of the peeling surface 105 increases as the thickness of the peeling layer 103 decreases will be described. Although the phenomenon associated with the increase in the thickness of the release layer 103 has already been described, even when the release layer 103 is very thin, the penetration space is narrowed due to the very thin thickness of the release layer 103, and etching is performed. It is thought that liquid becomes difficult to penetrate. Therefore, even when the release layer 103 becomes very thin, deposition of the release layer component dissolved in the etching solution on the LED epitaxial film 104 is similar to the phenomenon accompanying the increase in the thickness of the release layer 103 described above. Or it is thought that the phenomenon of recrystallization is accelerated | stimulated.

図8に示したように、剥離層(AlAs層)103の厚さTが、20nm≦T≦100nmの範囲で、平均表面粗さRaは、T=50nmの場合に最小でRa=0.3nmである。また、測定領域内における最大高低差(最大表面粗さRmax)についても、T=50nmのときに最小になりRmax=3.4nmである。また、LEDエピタキシャルフィルム104の平坦性として少なくともRa=1nm以下、Rmax=8nm以下であれば良好なボンディングを行うことができる。   As shown in FIG. 8, when the thickness T of the release layer (AlAs layer) 103 is in the range of 20 nm ≦ T ≦ 100 nm, the average surface roughness Ra is at least Ra = 0.3 nm when T = 50 nm. It is. The maximum height difference (maximum surface roughness Rmax) in the measurement region is also minimum when T = 50 nm, and Rmax = 3.4 nm. Further, if the flatness of the LED epitaxial film 104 is at least Ra = 1 nm or less and Rmax = 8 nm or less, good bonding can be performed.

次に、50nm≦T≦100nmの範囲のデータを使い、d≧50nmの範囲で、
Rmax[nm]
=a×(d[nm]−50[nm])+b×(d[nm]−50[nm])+c
…(1)
を仮定して、100nm≦T≦200nmの範囲を補完し、式(1)で50nm≦T≦100nmの範囲のデータを使うと、a=1.93×10−9、b=−0.0725、c=3.4となり、Rmax=8nmとなるdを求めると、d=122nmとなる。若干の許容を持たせてRmax=10nmを最大表面粗さRmaxの限度とすると、d=130nmを得る。また、平均表面粗さRaについて、50nm≦T≦100nmの範囲のデータを使って、d≧50nmの範囲で、
Ra[nm]
=a×(d[nm]−50[nm])+b×(d[nm]−50[nm])+c
…(2)
を仮定して、100nm≦T≦200nmの範囲を補完し、式(2)で50nm≦T≦100nmの範囲のデータを使うと、a=1.93×10−4、b=−5.65×10−3、c=0.3を得る。Ra=1.00nmとなるdを求めると、d=127nmとなり、おおよそ、d=130nmを得る。
Next, using data in the range of 50 nm ≦ T ≦ 100 nm, in the range of d ≧ 50 nm,
Rmax [nm]
= A × (d [nm] −50 [nm]) 2 + b × (d [nm] −50 [nm]) + c
... (1)
Assuming that the range of 100 nm ≦ T ≦ 200 nm is supplemented and the data in the range of 50 nm ≦ T ≦ 100 nm is used in equation (1), a = 1.93 × 10 −9 , b = −0.0725 , C = 3.4, and d for Rmax = 8 nm is obtained, d = 122 nm. If Rmax = 10 nm is the limit of the maximum surface roughness Rmax with some tolerance, d = 130 nm is obtained. Further, for the average surface roughness Ra, using data in the range of 50 nm ≦ T ≦ 100 nm, in the range of d ≧ 50 nm,
Ra [nm]
= A × (d [nm] −50 [nm]) 2 + b × (d [nm] −50 [nm]) + c
... (2)
Assuming that the range of 100 nm ≦ T ≦ 200 nm is supplemented and the data in the range of 50 nm ≦ T ≦ 100 nm is used in equation (2), a = 1.93 × 10 −4 , b = −5.65 × 10 −3 , c = 0.3 is obtained. When d which satisfies Ra = 1.00 nm is obtained, d = 127 nm, and approximately d = 130 nm is obtained.

さらに、剥離層103の厚さが20nm未満の場合について、d≦50nmの範囲で、
Ra[nm]=α×(50[nm]−d[nm])+β …(3)
を仮定して外挿すると、α=4.44×10−4,β=0.3を得る。ここで、Ra=1nmとなるようなdを求めると、d=10nmを得る。したがって、剥離層103の厚さの下限としてRa=1nmとなるようなdを求めると、d=10nmを得る。したがって、剥離層103の厚さの下限を10nmとすることができる。
Furthermore, in the case where the thickness of the release layer 103 is less than 20 nm, in the range of d ≦ 50 nm,
Ra [nm] = α × (50 [nm] −d [nm]) 2 + β (3)
Is extrapolated to obtain α = 4.44 × 10 −4 , β = 0.3. Here, when d is obtained such that Ra = 1 nm, d = 10 nm is obtained. Therefore, when d is determined such that Ra = 1 nm as the lower limit of the thickness of the release layer 103, d = 10 nm is obtained. Therefore, the lower limit of the thickness of the release layer 103 can be 10 nm.

以上述べたように、10nm≦T≦130nmの範囲内であれば、Raが1nm以下又はRmaxが10nm以下となり、良好なボンディングができる。   As described above, if it is within the range of 10 nm ≦ T ≦ 130 nm, Ra is 1 nm or less or Rmax is 10 nm or less, and good bonding can be performed.

また、より好ましい条件を考えると、LEDエピタキシャルフィルム104の剥離面105の平坦性としてRa=0.5nm、Rmax=5nmとなるようにする。Ra=0.5nm、Rmax=5nmとなるような剥離層(AlAs層)103の厚さ範囲を求めると、図8の結果から、剥離層103の膜厚範囲は、30nm≦T≦100nmとすればよい。   Considering more preferable conditions, the flatness of the peeling surface 105 of the LED epitaxial film 104 is set to Ra = 0.5 nm and Rmax = 5 nm. When the thickness range of the release layer (AlAs layer) 103 such that Ra = 0.5 nm and Rmax = 5 nm is obtained, the thickness range of the release layer 103 is 30 nm ≦ T ≦ 100 nm based on the result of FIG. That's fine.

図9は、剥離層103の厚さが200nmである場合における半導体エピタキシャルフィルムの剥離面の電子顕微鏡写真であり、図10は、図9の一部の拡大写真である。図9は、半導体エピタキシャル層104を幅100μm、長さ8mmで剥離した後の剥離面であり、図10は、剥離面の端部付近の拡大写真である。また、図11は、剥離層の厚さが50nmである場合に、半導体エピタキシャル層104を幅100μm、長さ8mmで剥離した後の剥離面の光学顕微鏡写真である。図9及び図10に示されるように、剥離層103の厚さが200nmの場合には、若干の異物が存在するが、図11に示されるように、剥離層103の厚さが50nmの場合には、ほとんど異物が存在しない。   FIG. 9 is an electron micrograph of the peeling surface of the semiconductor epitaxial film when the thickness of the peeling layer 103 is 200 nm, and FIG. 10 is an enlarged photograph of a part of FIG. FIG. 9 shows a peeled surface after the semiconductor epitaxial layer 104 is peeled with a width of 100 μm and a length of 8 mm, and FIG. 10 is an enlarged photograph of the vicinity of the end of the peeled surface. FIG. 11 is an optical micrograph of the peeled surface after peeling off the semiconductor epitaxial layer 104 with a width of 100 μm and a length of 8 mm when the thickness of the peeling layer is 50 nm. As shown in FIG. 9 and FIG. 10, when the thickness of the peeling layer 103 is 200 nm, some foreign matter is present, but when the thickness of the peeling layer 103 is 50 nm as shown in FIG. There is almost no foreign matter.

以上説明したように、第1の実施形態の半導体ウェハ100においては、剥離層103の厚さを適切な範囲内にすることによって、半導体エピタキシャルフィルム104aの剥離面105の平坦性を極めて高くすることができるので、半導体エピタキシャルフィルム104aを他の基板にボンディングしたときの密着力を高めることができる。   As described above, in the semiconductor wafer 100 of the first embodiment, the flatness of the peeling surface 105 of the semiconductor epitaxial film 104a is made extremely high by setting the thickness of the peeling layer 103 within an appropriate range. Therefore, the adhesion when the semiconductor epitaxial film 104a is bonded to another substrate can be increased.

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。先ず、図1(第1の実施形態)に示される半導体チップ100を用意する。次に、図2から図5までに示される手順に従い、エッチングマスク120を用いて、半導体エピタキシャル層104をパターニングし、エッチング溝131を形成する。次に、図6(a)及び(b)に示される手順に従い、剥離層103をエッチングする。
<Second Embodiment>
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described. First, the semiconductor chip 100 shown in FIG. 1 (first embodiment) is prepared. Next, according to the procedure shown in FIGS. 2 to 5, the semiconductor epitaxial layer 104 is patterned using the etching mask 120 to form an etching groove 131. Next, the peeling layer 103 is etched according to the procedure shown in FIGS.

剥離層103がAlAs又はAlGa1−xAs系材料からなる場合には、エッチング液としてHF(フッ酸)液を用いることができる。HF液の濃度は、通常10%であるが、1%〜50%程度の範囲内で適宜選択できる。HF液の濃度を選択する際には、剥離工程においてLEDエピタキシャルフィルム104を支持する支持体の耐性、支持体と半導体層表面との密着性が保持できるかどうかといった条件を考慮して、上限値を適宜決定すればよい。また、HF液の濃度を下げるとエッチング速度が低下するが、HF液の濃度の下限値は、エッチング速度を判断基準にして適宜選択すればよい。 In the case where the release layer 103 is made of AlAs or an Al x Ga 1-x As-based material, an HF (hydrofluoric acid) liquid can be used as an etching liquid. The concentration of the HF solution is usually 10%, but can be appropriately selected within a range of about 1% to 50%. When selecting the concentration of the HF solution, the upper limit value is considered in consideration of conditions such as the durability of the support that supports the LED epitaxial film 104 in the peeling step and whether the adhesion between the support and the semiconductor layer surface can be maintained. May be determined as appropriate. Further, when the concentration of the HF solution is lowered, the etching rate is lowered. However, the lower limit value of the concentration of the HF solution may be selected as appropriate based on the etching rate.

また、エッチング液の温度は、0℃〜60℃程度の範囲内で適宜選択することができる。高温側では、エッチング液と剥離層103との反応速度が速くなるが、反応に伴う発泡(H発生)によって、エッチング液と剥離層103との接触の阻害が起こること、熱膨張に伴ってエッチング液の浸透が阻害される方向に半導体エピタキシャル層104が変形することが、考えられるため、高温側の温度条件は、エッチング速度を判断基準にして選択すればよい。低温側では、反応速度が低下するが、半導体エピタキシャル層104の変形が、エッチングを促進する方向に変形するので、この変形によるエッチングの増加が考えられる。低温側の条件についても、エッチング速度を判断基準として選択すればよい。 Moreover, the temperature of the etching solution can be appropriately selected within a range of about 0 ° C to 60 ° C. On the high temperature side, the reaction rate between the etchant and the release layer 103 is increased, but the foaming (H 2 generation) accompanying the reaction impedes contact between the etchant and the release layer 103, and with thermal expansion. Since it is conceivable that the semiconductor epitaxial layer 104 is deformed in the direction in which the penetration of the etching solution is hindered, the temperature condition on the high temperature side may be selected based on the etching rate. On the low temperature side, the reaction rate decreases, but the deformation of the semiconductor epitaxial layer 104 is deformed in a direction that promotes etching, so that the etching can be increased due to this deformation. For the conditions on the low temperature side, the etching rate may be selected as a criterion.

さらに、エッチング液としては、HFに代えて、塩化水素酸(HCl)、臭化水素酸(HBr)が使用できる。これらのエッチング液の濃度としては、1%〜30%程度の範囲内であり、温度は、0℃〜25℃程度の範囲内である。また、剥離層103が、(AlGa1−xIn1−yP層である場合には、エッチング液として、塩酸(濃度1%〜30%程度、0℃〜25℃程度の塩酸、又は、塩酸と燐酸と水を混合したエッチング液を使用できる。さらに、剥離層103がAlNである場合には、エッチング液として、熱燐酸(50℃〜100℃程度)が使用できる。また、剥離層103をAlとすることもできる。 Further, hydrochloric acid (HCl) or hydrobromic acid (HBr) can be used as an etchant instead of HF. The concentration of these etching solutions is in the range of about 1% to 30%, and the temperature is in the range of about 0 ° C to 25 ° C. When the release layer 103 is an (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P layer, hydrochloric acid (concentration of about 1% to 30%, hydrochloric acid of about 0 ° C. to 25 ° C. is used as an etchant. Alternatively, an etching solution in which hydrochloric acid, phosphoric acid, and water are mixed can be used, and when the release layer 103 is AlN, hot phosphoric acid (about 50 ° C. to 100 ° C.) can be used as the etching solution. The peeling layer 103 can also be made of Al 2 O 3 .

次に、半導体エピタキシャル層104を剥離することによって得られた半導体エピタキシャルフィルム104aを異種基板(例えば、駆動ICを備えたSi基板上に直接、又は、Si基板上に形成されたメタル層)上にボンディングする。その後、半導体エピタキシャルフィルム104aの個別動作領域(発光部)上から基板上に至る領域に薄膜配線層を形成する。以上の工程によって製造された半導体装置の一部を示す概略的な斜視図を図12に図示する。図12において、201はSi基板、211はメタル層、212は個別配線層(薄膜配線)、213はSi基板内に形成された駆動ICである。   Next, the semiconductor epitaxial film 104a obtained by peeling the semiconductor epitaxial layer 104 is formed on a heterogeneous substrate (for example, directly on a Si substrate having a driving IC or a metal layer formed on the Si substrate). Bond. Thereafter, a thin film wiring layer is formed in a region from the individual operation region (light emitting portion) of the semiconductor epitaxial film 104a to the substrate. FIG. 12 is a schematic perspective view showing a part of the semiconductor device manufactured by the above steps. In FIG. 12, 201 is a Si substrate, 211 is a metal layer, 212 is an individual wiring layer (thin film wiring), and 213 is a drive IC formed in the Si substrate.

以上説明したように、第2の実施形態の半導体装置の製造方法によれば、平坦性の極めて高い半導体エピタキシャルフィルム104aを基板にボンディングすることができるので、半導体エピタキシャルフィルム10aと基板201間の密着力に優れた半導体装置を得ることができる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device of the second embodiment, the semiconductor epitaxial film 104a having extremely high flatness can be bonded to the substrate, so that the semiconductor epitaxial film 10a and the substrate 201 are in close contact with each other. A semiconductor device with excellent strength can be obtained.

<第3の実施形態>
図13は、本発明の第3の実施形態に係る半導体ウェハを概略的に示す断面図である。
<Third Embodiment>
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor wafer according to the third embodiment of the present invention.

図13に示されるように、半導体ウェハ300は、GaAs基板301と、その上に形成された剥離層(犠牲層)303と、剥離層303上に形成された半導体エピタキシャル層304とを有しており、剥離層の厚さを10nm以上200nm未満の範囲内の値としている。   As shown in FIG. 13, the semiconductor wafer 300 includes a GaAs substrate 301, a release layer (sacrificial layer) 303 formed thereon, and a semiconductor epitaxial layer 304 formed on the release layer 303. The thickness of the release layer is set to a value in the range of 10 nm or more and less than 200 nm.

半導体エピタキシャル層304は、剥離層303側から順に、例えば、n−GaAs層(下側コンタクト層)311、n−AlGa1−xAs層(下側クラッド層)312、n−AlGa1−yAs層(活性層)313、p−AlGa1−zAs層(上側クラッド層)314、及び、p−GaAs層(上側コンタクト層)315を積層させた積層構造とすることができる。ここで、例えば、z>yかつx>yとすると、半導体エピタキシャル層304は、n−AlGa1−yAs層(活性層)313を発光層とするダブルへテロ・エピタキシャル層構造の発光ダイオードになる。 The semiconductor epitaxial layer 304 includes, for example, an n-GaAs layer (lower contact layer) 311, an n-Al x Ga 1-x As layer (lower clad layer) 312, and n-Al y Ga in order from the release layer 303 side. A stacked structure in which a 1-y As layer (active layer) 313, a p-Al z Ga 1-z As layer (upper cladding layer) 314, and a p-GaAs layer (upper contact layer) 315 is stacked. it can. For example, when z> y and x> y, the semiconductor epitaxial layer 304 emits light of a double hetero-epitaxial layer structure in which the n-Al y Ga 1-y As layer (active layer) 313 is a light emitting layer. Become a diode.

剥離層303は、AlGa1−tAs層(x<t<1)である。剥離層303は、例えば、Al0.95Ga0.05As層である。なお、半導体エピタキシャル層304の構成材料、層数は、上記した例に限定されず、また、半導体エピタキシャル層304に形成される半導体素子の種類も発光ダイオードに限定されない。さらに、剥離層303が形成される基板も、図示されたGaAs基板301に限定されない。 The release layer 303 is an Al t Ga 1-t As layer (x <t <1). The release layer 303 is, for example, an Al 0.95 Ga 0.05 As layer. The constituent material and the number of layers of the semiconductor epitaxial layer 304 are not limited to the above example, and the type of the semiconductor element formed in the semiconductor epitaxial layer 304 is not limited to the light emitting diode. Further, the substrate on which the release layer 303 is formed is not limited to the illustrated GaAs substrate 301.

実施の形態3の場合にも、剥離層303のエッチングに際して、上記実施の形態1の場合と同様の反応が生じるので、実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。なお、実施の形態3において、上記以外の点は、上記第1の実施形態の場合と同じである。また、半導体ウェハ300を第2実施形態の製造方法に使用することもできる。   Also in the case of the third embodiment, the same reaction as in the first embodiment occurs when the release layer 303 is etched, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained. In the third embodiment, the points other than the above are the same as in the case of the first embodiment. Further, the semiconductor wafer 300 can be used in the manufacturing method of the second embodiment.

<第4の実施形態>
図14は、本発明の第4の実施形態に係る半導体ウェハを概略的に示す断面図である。
<Fourth Embodiment>
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor wafer according to the fourth embodiment of the present invention.

図14に示されるように、半導体ウェハ400は、GaAs基板401と、GaAsバッファ層402と、その上に形成された剥離層(犠牲層)403と、剥離層403上に形成された半導体エピタキシャル層404とを有しており、剥離層の厚さを10nm以上200nm未満の範囲内の値としている。   As shown in FIG. 14, a semiconductor wafer 400 includes a GaAs substrate 401, a GaAs buffer layer 402, a release layer (sacrificial layer) 403 formed thereon, and a semiconductor epitaxial layer formed on the release layer 403. 404, and the thickness of the release layer is in the range of 10 nm or more and less than 200 nm.

剥離層403は、例えば、AlAs層である。また、半導体エピタキシャル層404は、剥離層403側に、n−(AlGa1−xIn1−yP層411、例えば、n−(AlGa1−x0.51In0.49P層を含む。n−(AlGa1−xIn1−yP層411の上層は、特に限定されないが、例えば、発光ダイオードなどの半導体素子を有する構成とする。さらに、剥離層403が形成される基板も、図示されたものに限定されない。 The release layer 403 is, for example, an AlAs layer. The semiconductor epitaxial layer 404, the peeling layer 403 side, n- (Al x Ga 1- x) y In 1-y P layer 411, for example, n- (Al x Ga 1- x) 0.51 In 0 .49 P layer included. Although the upper layer of the n- (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P layer 411 is not particularly limited, for example, a structure including a semiconductor element such as a light emitting diode is used. Further, the substrate on which the release layer 403 is formed is not limited to the illustrated one.

実施の形態4の場合にも、剥離層403のエッチングに際して、上記実施の形態1の場合と同様の反応が生じるので、実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。なお、実施の形態4において、上記以外の点は、上記第1の実施形態の場合と同じである。また、半導体ウェハ400を第2実施形態の製造方法に使用することもできる。   Also in the case of the fourth embodiment, the same reaction as in the first embodiment occurs when the release layer 403 is etched, so that the same effect as in the first embodiment is obtained. In the fourth embodiment, points other than those described above are the same as in the case of the first embodiment. Further, the semiconductor wafer 400 can be used in the manufacturing method of the second embodiment.

<他の変形例>
なお、基板と半導体エピタキシャル層との間の剥離層を(AlGa1−xIn1−yP層とすることができる。この場合には、この剥離層を塩酸(例えば、室温)、又は、塩酸と燐酸と水の混合液(例えば、30℃)によってエッチングすることができる。この場合にも、剥離層が半導体基板や半導体エピタキシャル層をほとんどエッチングせずに、剥離層を選択的にエッチング除去することができる。
<Other variations>
Incidentally, it is possible to make the release layer between the substrate and the semiconductor epitaxial layer (Al x Ga 1-x) y In 1-y P layer. In this case, the release layer can be etched with hydrochloric acid (for example, room temperature) or a mixed solution of hydrochloric acid, phosphoric acid, and water (for example, 30 ° C.). Also in this case, the peeling layer can be selectively removed by etching without almost etching the semiconductor substrate or the semiconductor epitaxial layer.

また、GaN、InGaN、AlGaN、AlInN等のIII−IV族の窒化物材料を半導体薄膜層とした場合にも、半導体薄膜層と基板との間の剥離層としてAlN層を設け、この剥離層を熱燐酸(例えば、80℃)によってエッチング除去することができる。この場合にも、剥離層が半導体基板や半導体エピタキシャル層をほとんどエッチングせずに、剥離層を選択的にエッチング除去することができる。   Also, when a III-IV group nitride material such as GaN, InGaN, AlGaN, AlInN is used as the semiconductor thin film layer, an AlN layer is provided as a peeling layer between the semiconductor thin film layer and the substrate. It can be removed by etching with hot phosphoric acid (eg, 80 ° C.). Also in this case, the peeling layer can be selectively removed by etching without almost etching the semiconductor substrate or the semiconductor epitaxial layer.

上記実施形態の説明では、半導体エピタキシャルフィルム内に素子を設ける前に半導体エピタキシャル層を剥離する例を具体例として述べたが、半導体エピタキシャル層内に素子を形成した後に、半導体エピタキシャル層を剥離する場合にも、本発明を適用することができる。例えば、半導体エピタキシャル層を下から順にn型GaAs/n型AlGa1−xAs/n型AlGa1−yAs/n型AlGa1−zAs/n型GaAsとして、上面から活性層(n型AlGa1−yAs)に拡散フロントが至るようなZn拡散を選択的に行って、LEDアレイ(pn接合の配列)を形成した後に、第1の実施形態で説明した方法と同様に、半導体エピタキシャル層を剥離することができる。 In the description of the above embodiment, the example in which the semiconductor epitaxial layer is peeled off before providing the element in the semiconductor epitaxial film has been described as a specific example. However, after the element is formed in the semiconductor epitaxial layer, the semiconductor epitaxial layer is peeled off. Also, the present invention can be applied. For example, the semiconductor epitaxial layer is formed as n-type GaAs / n-type Al x Ga 1-x As / n-type Al y Ga 1-y As / n-type Al z Ga 1-z As / n-type GaAs in order from the bottom. As described in the first embodiment, Zn diffusion is performed so that the diffusion front reaches the active layer (n-type Al y Ga 1-y As) to form an LED array (arrangement of pn junctions). Similar to the method, the semiconductor epitaxial layer can be peeled off.

また、半導体エピタキシャル層をボンディングする異種基板は、Si基板でなくともよい。例えば、ガラス基板、金属基板、セラミック基板などであってもよい。異種基板上への半導体エピタキシャル層のボンディングは、直接基板表面にボンディングしてもよいし、基板上にメタル層、絶縁膜層などを設け、その上にボンディングしてもよい。   Further, the heterogeneous substrate for bonding the semiconductor epitaxial layer may not be the Si substrate. For example, a glass substrate, a metal substrate, a ceramic substrate, etc. may be used. Bonding of the semiconductor epitaxial layer on the different substrate may be performed directly on the surface of the substrate, or a metal layer, an insulating film layer, or the like may be provided on the substrate and bonded thereto.

本発明の第1の実施形態に係る半導体ウェハの構成を概略的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor wafer according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態に係る半導体ウェハの構成を概略的に示す平面図である。1 is a plan view schematically showing a configuration of a semiconductor wafer according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体ウェハから半導体エピタキシャル層を剥離する工程を概略的に示す断面図(その1)である。It is sectional drawing (the 1) which shows schematically the process of peeling a semiconductor epitaxial layer from the semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る半導体ウェハから半導体エピタキシャル層を剥離する工程を概略的に示す断面図(その2)である。It is sectional drawing (the 2) which shows schematically the process of peeling a semiconductor epitaxial layer from the semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る半導体ウェハから半導体エピタキシャル層を剥離する工程を概略的に示す断面図(その3)である。It is sectional drawing (the 3) which shows schematically the process of peeling a semiconductor epitaxial layer from the semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. (a)及び(b)は、第1の実施形態に係る半導体ウェハから半導体エピタキシャル層を剥離する工程を概略的に示す断面図(その4及び5)である。(A) And (b) is sectional drawing (the 4 and 5) which shows schematically the process of peeling a semiconductor epitaxial layer from the semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 半導体ウェハから剥離された半導体エピタキシャルフィルムの接合面が粗の状態である場合のボンディング状態を示す図である。It is a figure which shows a bonding state in case the joint surface of the semiconductor epitaxial film peeled from the semiconductor wafer is a rough state. 第1の実施形態に係る半導体ウェハから剥離された半導体エピタキシャルフィルムの表面粗さの測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the surface roughness of the semiconductor epitaxial film peeled from the semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 剥離層の厚さが200nmである場合における半導体エピタキシャルフィルムの剥離面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the peeling surface of a semiconductor epitaxial film in case the thickness of a peeling layer is 200 nm. 図9の一部の拡大写真である。10 is an enlarged photograph of a part of FIG. 9. 剥離層の厚さが50nmである場合における半導体エピタキシャルフィルムの剥離面の光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph of the peeling surface of a semiconductor epitaxial film in case the thickness of a peeling layer is 50 nm. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置の一部を示す概略的な斜視図である。It is a schematic perspective view which shows a part of semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の変形例に係る半導体ウェハの構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the structure of the semiconductor wafer which concerns on the modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る半導体ウェハの構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the structure of the semiconductor wafer which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100,300,400 半導体ウェハ、
101,301,401 GaAs基板、
102,402 GaAsバッファ層、
103,303,403 剥離層、
104,304,404 半導体エピタキシャル層、
104a 半導体エピタキシャルフィルム(剥離された半導体エピタキシャル層)、
105 半導体エピタキシャルフィルムの剥離面、
111,311,411 下側コンタクト層、
112 下側クラッド層、
113 活性層、
114 上側クラッド層、
115 上側コンタクト層、
120 エッチングマスク、
130 エッチングマスクのエッチング溝パターン、
131 LEDエピタキシャル層及び剥離層のエッチング溝、
200 半導体装置、
201 異種基板、
202 異物、
211 メタル層、
212 個別配線層(薄膜配線)、
213 Si基板内に形成された駆動IC。
100, 300, 400 semiconductor wafer,
101, 301, 401 GaAs substrate,
102, 402 GaAs buffer layer,
103,303,403 release layer,
104, 304, 404 Semiconductor epitaxial layer,
104a Semiconductor epitaxial film (peeled semiconductor epitaxial layer),
105 peeling surface of the semiconductor epitaxial film,
111, 311, 411 Lower contact layer,
112 lower cladding layer,
113 active layer,
114 upper cladding layer,
115 upper contact layer,
120 etching mask,
130 Etching groove pattern of etching mask,
131 Etch grooves of LED epitaxial layer and release layer,
200 semiconductor devices,
201 heterogeneous substrates,
202 Foreign matter,
211 metal layer,
212 Individual wiring layer (thin film wiring),
213 Drive IC formed in the Si substrate.

Claims (15)

基板と、
前記基板上に形成された剥離層と、
前記剥離層上に形成された半導体エピタキシャル層とを有し、
前記剥離層の厚さが10nm以上200nm未満であることを特徴とする半導体ウェハ。
A substrate,
A release layer formed on the substrate;
A semiconductor epitaxial layer formed on the release layer;
A semiconductor wafer, wherein a thickness of the release layer is 10 nm or more and less than 200 nm.
前記剥離層の厚さが10nm以上130nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェハ。   The semiconductor wafer according to claim 1, wherein a thickness of the release layer is 10 nm or more and 130 nm or less. 前記剥離層の厚さが30nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項2に記載の半導体ウェハ。   The semiconductor wafer according to claim 2, wherein the release layer has a thickness of 30 nm to 100 nm. 前記基板が、GaAs基板を含むことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の半導体ウェハ。   The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the substrate includes a GaAs substrate. 前記基板が、前記剥離層に接するGaAsバッファ層を含むことを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の半導体ウェハ。   5. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the substrate includes a GaAs buffer layer in contact with the release layer. 前記剥離層が、AlGa1−tAs層(0≦t≦1)であることを特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載の半導体ウェハ。 The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the release layer is an Al t Ga 1-t As layer (0 ≦ t ≦ 1). 前記剥離層が、AlAs層であることを特徴とする請求項6に記載の半導体ウェハ。   The semiconductor wafer according to claim 6, wherein the release layer is an AlAs layer. 前記剥離層が、(AlGa1−xIn1−yP層であることを特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載の半導体ウェハ。 The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the release layer is an (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P layer. 前記剥離層が、AlN層であることを特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載の半導体ウェハ。   The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the release layer is an AlN layer. 前記剥離層が、Al層であることを特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載の半導体ウェハ。 The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the release layer is an Al 2 O 3 layer. 前記半導体エピタキシャル層が、前記剥離層に接するAlGa1−xAs層(0≦x≦0.4)を含むことを特徴とする請求項1から7までのいずれかに記載の半導体ウェハ。 The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the semiconductor epitaxial layer includes an Al x Ga 1-x As layer (0 ≦ x ≦ 0.4) in contact with the release layer. 前記AlGa1−xAs層が、GaAs層であることを特徴とする請求項11に記載の半導体ウェハ。 The semiconductor wafer according to claim 11, wherein the Al x Ga 1-x As layer is a GaAs layer. 前記半導体エピタキシャル層が、III−IV族窒化物材料から構成されたことを特徴とする請求項9に記載の半導体ウェハ。   The semiconductor wafer according to claim 9, wherein the semiconductor epitaxial layer is made of a group III-IV nitride material. 前記請求項1から13までのいずれかに記載された半導体ウェハを用意する工程と、
エッチングマスクにより、前記半導体エピタキシャル層をパターニングし、エッチング溝を形成する工程と、
前記剥離層をエッチングする工程と、
前記半導体エピタキシャル層を剥離することによって得られた半導体エピタキシャルフィルムを他の基板上にボンディングする工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor wafer according to any one of claims 1 to 13;
Patterning the semiconductor epitaxial layer with an etching mask to form an etching groove;
Etching the release layer;
Bonding the semiconductor epitaxial film obtained by peeling the semiconductor epitaxial layer onto another substrate.
ボンディング後の前記半導体エピタキシャルフィルム上から前記他の基板上までの領域に薄膜配線層を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, further comprising a step of forming a thin film wiring layer in a region from the semiconductor epitaxial film after bonding to the other substrate.
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