JP2010087093A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザリフトオフ法で歩留まり良く得られるIII族窒化物系化合物半導体素子。
【解決手段】青色ＬＥＤ１０００は、導電性の支持基板２００に、複数の金属の積層から成る導電層２２２、はんだ層（ソルダ層）５０、複数の金属の積層から成る導電層１２２、ｐコンタクト電極１２１、主としてｐ型のIII族窒化物系化合物半導体層の単層又は複層であるｐ型層１２、発光領域Ｌ、主としてｎ型のIII族窒化物系化合物半導体層の単層又は複層であるｎ型層１１、ｎコンタクト電極１３０の積層構造を有する。絶縁性保護膜４０で覆われたエピタキシャル層の外周側面は、ｎコンタクト電極１３０を形成された上側から、支持基板側２００側である下側に向って広がるような、傾き（順テーパ）を形成している。
【選択図】図１

Description

本発明はIII族窒化物系化合物半導体素子に関する。本発明は異種基板上にIII族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて素子構造を形成したのち、金属、はんだその他の導電層を介して導電性の支持基板を接着し、異種基板との界面近傍のIII族窒化物系化合物半導体の薄層をレーザ照射で分解して異種基板を取り除く、いわゆるレーザリフトオフ技術を用いた素子に関する。本発明は特にｐｎ接合又は活性層を挟んで上下にｐ型層とｎ型層を有するIII族窒化物系化合物半導体発光素子の構成に特に有効である。

非特許文献１として後述する、Ｋｅｌｌｙらに始まるレーザリフトオフ技術により、発光素子その他のIII族窒化物系化合物半導体素子を、エピタキシャル成長に用いた基板から導電性の支持基板に貼り替えることが可能となった。これにより、例えば発光ダイオードにおいては、支持基板裏面に電極を設けることができる。これによりＧａＡｓ系の発光素子同様に、基板裏面とエピタキシャル層最上面の２箇所に正負のいわゆる対向電極を有する発光素子とすることが可能となる。
正負の電極が発光層を挟んで対向することの利点は、支持基板の水平面積と同程度の発光層面積を形成できること、及び、均一な発光を得ることができることによる、素子当たりの光取り出し効率の向上である。

図５及び図６は、現時点で公表されている異なる２つの技術を端的に示す、２つの工程図（断面図）である。
図５のように、例えばサファイア基板等の異種基板をエピタキシャル成長基板１００として用い、例えばｎ型層１１とｐ型層１２を順に形成するものを考える。尚、本明細書においては、ｎ型層１１とｐ型層１２を有し、それらの間に発光領域Ｌを形成したものを合わせてエピタキシャル層１０と呼ぶ。本明細書においては、ｎ型層１１とｐ型層１２を有し、それらの間に発光領域Ｌを形成したものを例示するが、発光素子の構成は、このような単純な構造のものに限定されないことは当然である。
ｐ型層１２にコンタクト電極１２１を形成し、金属その他の導電層１２２を介してはんだ層（ソルダ層）５０を用いて例えばシリコン等から成る導電性の支持基板２００と接着する。はんだ層（ソルダ層）５０との間には、支持基板２００にも別途金属その他の導電層２２２を設けておく。こうして、最終的に分離するチップ内をレーザ照射領域の外周が横切らないように、例えば１チップごとに、レーザＬＳＲを照射する。
こうして、例えば窒化ガリウムＧａＮ層の一部を薄膜状に分解して溶融金属ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ₂）ガスに分解する。接合したウエハの外周部から順に当該窒化ガリウムＧａＮ層の分解を行えば、分解により生ずる溶融金属ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ₂）ガスはウエハの外周に排出させることができる。

図６は、分解により生ずる溶融金属ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ₂）ガスの排出をより容易に行うために、ウエハ外部に連通する空気孔ｔｒを設ける技術である。空気孔ｔｒは、支持基板２００との接合前に、エピタキシャル層のｐ型層１２側からレジストマスクを用いたドライエッチングを行って形成する。この際、ｐ型層１２側からレジストマスクを用いたドライエッチングを実施するので、エピタキシャル層のエッチングされた外周部の側面はテーパ（傾斜）を有することとなる。当該テーパ（傾斜）は、ｐ型層１２の水平断面積が最も小さく、発光領域Ｌ、ｎ型層１１へと従って水平面積が順に大きくなるものである。通常、レジストマスクを用いたIII族窒化物系化合物半導体のドライエッチングにおいては、当該テーパ（傾斜）は、水平面と６０〜８０度を成す。即ち、図６において、各発光素子チップに分離した場合、上部であるｎ型層１１の水平断面積が下部であるｐ型層１２の水平断面積よりも大きい、逆テーパ型の素子構造となる。
ドライエッチングによって、ｐ型層１２とｎ型層１１の側面が露出するので、短絡を避けるために絶縁性保護膜４０でｐ型層１２とｎ型層１１の側面を覆う必要がある。このため、コンタクト電極１２１を形成した後、絶縁性保護膜４０との密着性を確保するため、導電層１２２及び１２３の積層構造において、絶縁性保護膜４０と密着性の高いものを用いる必要がある。
尚、図６では、導電層１２２及び１２３とはんだ層（ソルダ層）１２５が、空気孔ｔｒを塞がないように形成されるものを示した。

本発明の先行技術として、本願出願人による先行出願の公報を特許文献１として示す。
特開２００８−１８６９５９号公報 Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６９，１９９６，ｐｐ．１７４９−１７５１

現在、レーザリフトオフ技術により発光素子を得ようとしても歩留まりが極めて悪い。
実際、図５の方法では、レーザ照射領域であるＧａＮ層のサファイア基板との界面において、分解により液体Ｇａと窒素ガスが生じることから、非常に大きな体積膨張が生じる。窒素ガスの逃げ道が無い場合は剥離が生じる。窒素ガスの逃げ道を作るために、例えば接合ウエハの外周部から順に、ＧａＮ層のサファイア基板との界面との分解を行ったとしても、レーザ照射が行われてる領域に、レーザ照射が行われていない領域が必ず隣接していることにより、当該隣接部との境界付近に少なからぬ負荷が係る。このため、レーザ照射領域に隣接する、レーザ未照射領域との境界付近において、密着性の弱い積層部界面において剥離が生じ、更には支持基板であるシリコン基板等に亀裂が発生する。

図６の方法では、エピタキシャル層の外周部の側面付近には導電層を形成することは好ましくない。これは、当該外周部側面に、支持基板２００及びエピタキシャル層１０のｐ型層１２を通電するための導電層を形成すると、その導電層が、後の工程においてエピタキシャル層１０のｎ型層１１と接触しかねないためである。この場合、発光層等を介さずにｐｎ電極が導通することとなり、素子として不合格品となる。即ち、歩留まりを悪化させる。
このようなｐｎの導通を回避するには、エピタキシャル層１０外周部の絶縁性保護膜４０上には導電層１２２及び１２３とはんだ（ソルダ）層５０を形成しない必要がある。しかしこのためには、レジストマスクを用いたリフトオフ等の作業のため、レジスト材の塗布、露光と溶剤によるパターニング、金属等の蒸着等、及びリフトオフ作業を繰り返す必要がある。この場合、例えばレジスト残渣や汚染物の付着により、積層済みの各層間の密着性が劣化し、レーザリフトオフ時に剥離や亀裂の発生が生じる。

また、本願出願人による特許文献１の技術を提示したが、これは各素子ごとにエピタキシャル層１０を分離した後、金属電極を覆わないように、各素子外周部のみに樹脂を厚く形成する必要がある。この、金属電極を覆わないように、各素子外周部のみに樹脂を厚く形成することは必ずしも容易でなく、回避する方法が望まれる。

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る。その目的は、レーザリフトオフ技術を用いてIII族窒化物系化合物半導体素子を形成する際に、良好な素子特性を有するように、歩留まりを向上させること、そのために適した素子構造を提案することである。

請求項１に係る発明は、導電性の支持基板上に、少なくとも１層の導電性の低融点合金層を介して接合されたIII族窒化物系化合物半導体層を有するIII族窒化物系化合物半導体素子において、III族窒化物系化合物半導体層の水平断面積が、支持基板から最も遠い位置で小さく、支持基板に近づくに従って大きくなる順方向の傾斜を有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子である。
本発明は、言わば順テーパをIII族窒化物系化合物半導体層外周部に有する素子である。

請求項２に係る発明は、支持基板から遠い位置にｎコンタクト電極を設けられたｎ型層が、支持基板に近い側にｐコンタクト電極を設けられたｐ型層が形成されていることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、III族窒化物系化合物半導体層の前記順方向の傾斜部分は、絶縁性保護膜により覆われていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、発光素子であることを特徴とする。

本発明によれば、レーザリフトオフを用いた製造方法を採用すると、極めて高い歩留まり率を達成することができる。その理由は以下の通りである。
本発明は低融点合金層を用いて、エピタキシャル成長基板上に形成された素子構造を、導電性の支持基板に移し替ることを前提としている。この際、一旦エピタキシャル成長基板上に形成された素子構造を、低融点合金層を用いて導電性の支持基板に接合させ、その後、レーザ照射によりIII族窒化物系化合物半導体層の一部を薄膜状に分解し、エピタキシャル成長基板との結合を解いて、エピタキシャル成長基板を取り除く(レーザリフトオフ)。詳細は次の通りである。
まず、第１溝形成工程により、支持基板を接合したウエハの状態で、ウエハ外部に連通する空気孔として作用する第１の溝が確保される。これにより、レーザリフトオフのためのレーザ照射の際に、III族窒化物系化合物半導体層の分解により生ずる窒素ガスが容易にウエハ外部に排出されることとなる。これは、レーザリフトオフのためのレーザ照射の際に、レーザが照射されてエピタキシャル成長基板とエピタキシャル層との間に窒素ガスが生成している部分から、レーザが未照射で、エピタキシャル成長基板とエピタキシャル層が完全に接合した状態のままである部分に係る応力負荷が小さくなることを意味する。このため、レーザ照射中の領域と、それに隣接するレーザ照射済み領域とレーザ未照射領域のいずれの領域においても、積層されたエピタキシャル層、導電層及び支持基板の各層間での剥離を生ずる可能性が小さくなる。また、各工程中でエピタキシャル成長基板や支持基板に亀裂が生ずる可能性も小さくなる。

更に、図６で示した技術と比較すると、レーザリフトオフ時には、絶縁性保護膜を形成する必要が無い。これは、レーザリフトオフのためのレーザ照射の際にウエハ外部に連通する空気孔として作用する第１の溝の側面は、後の工程で除去され、最終的なIII族窒化物系化合物半導体素子の外周部としては残らないからである。この点で第１溝形成工程において、エピタキシャル成長基板やエピタキシャル層に対する負荷を小さくすることができ、素子特性の劣化を回避することが可能となる。

更に、レーザリフトオフ前においては、絶縁性保護膜を形成する必要がないので、絶縁性保護膜を形成する際に必要となるレジストマスクの形成も行われない。且つ、下記に示す通り、第１の溝が形成された、エピタキシャル層を有するエピタキシャル成長基板に対し、全面に導電層を形成することが可能である。即ち、コンタクト電極形成後、レーザリフトオフまでの間に、レジストマスクの形成その他の、積層工程以外の加熱を伴う処理が一切不要となる。これは、レジスト残渣や汚染物の付着の無いまま、各層間の密着性が強固な状態でレーザリフトオフを開始できることを意味する。即ち、レーザリフトオフまでに積層された各層は、フォトレジストによるパターニング工程を経ないことから、層間の密着性が劣化することがなく、剥離を回避することができる。
以上の作用により、本発明により得られるIII族窒化物系化合物半導体素子は、素子特性の劣化が少ない。即ち、III族窒化物系化合物半導体素子の製造方法により、極めて高い歩留まり率を達成することができる。

こうして、本発明のIII族窒化物系化合物半導体素子は極めて容易に、且つ歩留まり良く製造可能である。本発明のIII族窒化物系化合物半導体素子は、レーザリフトオフによりエピタキシャル成長基板を取り除いた後、各素子チップ外周部を分離するように、エピタキシャル層をドライエッチングすると良い。ドライエッチング後、支持基板から遠い側が、水平断面積が小さくなる。よって、支持基板を下に、エピタキシャル層を上にした場合に、エピタキシャル層外周は、上から下に水平断面積が大きくなるような傾斜、即ち順テーパを有することとなる。

本発明は、エピタキシャル成長基板に先にｎ型層、後にｐ型層を形成するような発光素子に特に有効である。支持基板に接合した後は、上にｎ型層、支持基板側である下にｐ型層が配置される。また、順テーパを有するので、逆テーパに比べてｐ型層とコンタクト電極の接触面積及びｐ型層やコンタクト電極に近い位置にある発光領域の水平面積を大きく確保することができる。

本発明の素子を製造するにあたり、レーザリフトオフを用いる場合を中心に説明する。
エピタキシャル成長基板と導電性の支持基板は、いずれも５００μｍ厚程度の比較的厚膜の基板を用いることができるので、ハンドリングが容易となる。尚、最終的に個々の素子に分割する際に、例えばレーザを用いた切断を適用する場合は、支持基板は１００μｍ乃至２００μｍまで薄肉化したのち、裏面に電極層を形成すると良い。

レーザリフトオフの際のレーザ照射領域（ショットエリア）の設計においては、最終的に得られるべき各チップをレーザ照射領域（ショットエリア）の外周が横切らないようにすることが好ましい。レーザ照射領域（ショットエリア）の外周は、III族窒化物系化合物半導体層の分解が生ずる領域と生じない領域の境界であり、エピタキシャル成長基板と接合が無くなる部分と接合がまだ残っている部分の境界が各チップを横切ると、当該チップ内部で少なからず応力が発生するからである。
例えばチップの平面形状が正方形等であれば、当該チップサイズのレーザ照射領域（ショットエリア）とするか、複数個のチップを合わせた方形領域に一致するサイズのレーザ照射領域（ショットエリア）となるように調整すると良い。

レーザリフトオフの際の外部と連通する空気孔となる第１の溝は、少なくとも各レーザ照射領域（ショットエリア）外周と略一致する必要がある。即ち各レーザ照射領域（ショットエリア）外周であって、第１の溝が形成されていない部分は無いことが好ましい。
尚、各レーザ照射領域（ショットエリア）内部に当たる部分を、例えば横断するように第１の溝を設けても良く、設けなくても良い。これは各レーザ照射領域（ショットエリア）が複数個のチップの、エピタキシャル成長基板との分離を行う場合に意味を持つ。
また、第１の溝はウエハ外部と連通する必要があるので、例えばエピ基板外周付近の、チップが形成されない領域においても、エピ基板外周に達するように形成すると良い。
第１の溝の側面は、最終的に除去されるようにすると良い。第１の溝の側面が最終的に除去されるのであれば、第１の溝を形成した際に側面となるエピタキシャル層のｐ型層とｎ型層とが、第１の溝を形成した際又はその後にショート状態となっても良い。ショートを生じたブリッジ部は最終的には除去されるので、各チップのｐｎショートは解消されるからである。この点で、第１溝形成工程において採用されうる技術は、極めて選択範囲が広い。例えば、ダイサーによるダイシング、マスクを用いたドライエッチング、レーザ照射による溶融及び分解、或いはサンドブラストによるエッチングを採用することができる。

一方第２の溝は、各チップを形成するエピタキシャル層がチップごとに分離されるように形成する。この際、第１の溝を構成するエピタキシャル層を除去しても良く、第１の溝側面のエピタキシャル層を残したまま、第１の溝と各チップ外周部の間のエピタキシャル層を除去しても良い。第１の溝側面のエピタキシャル層を第２溝形成工程で残した場合は、当該第１の溝側面のエピタキシャル層は支持基板切断工程で除去されるようにすると良い。
尚、第２溝形成工程においては、エピタキシャル層外周部の側面において、例えばｐ型層とｎ型層とがショートしてしまうことは好ましくない。このため、第２溝形成工程において採用されうる技術は、やや選択範囲が狭くなる。

支持基板切断工程は、任意の切断方法を用いることができる。この場合、金属その他の導電層と導電性の支持基板の小片等が飛散及び付着する可能性がある。そこで、第２溝形成工程の後、絶縁性保護膜を形成して、支持基板切断工程でｐ型層とｎ型層とがショートしてしまうことを防ぐことが重要である。
切断方法として採用されうる技術は、極めて選択範囲が広い。ダイサー等によるハーフカットと機械的切断の組み合わせや、レーザ照射による分解も好ましい。

図１は、本発明の具体的な一実施例であるIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００の構成を示す断面図である。
図１のIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００は、ｎ型シリコン基板である導電性の支持基板２００の表面に、支持基板２００に近い方から、複数の金属の積層から成る導電層２２２、低融点合金層であるはんだ層（ソルダ層）５０、複数の金属の積層から成る導電層１２２、ｐコンタクト電極１２１、主としてｐ型のIII族窒化物系化合物半導体層の単層又は複層であるｐ型層１２、発光領域Ｌ、主としてｎ型のIII族窒化物系化合物半導体層の単層又は複層であるｎ型層１１、ｎコンタクト電極１３０の積層構造を有する。
請求項の記載と本実施例の構成を対比した場合、請求項の「導電性の低融点合金層」に対応するものは、はんだ層（ソルダ層）５０である。
尚、発光領域Ｌを挟んだｐ型層１２とｎ型層１１の外周側面は、絶縁性保護膜４０で覆われている。また、ｐ型層１２とｎ型層１１（以下、合わせてエピタキシャル層１０と言うことがある）の水平断面積は、ｐ型層１２の支持基板側２００側からｎ型層１１のｎコンタクト電極１３０側に向って徐々に減少する。このため、絶縁性保護膜４０で覆われたエピタキシャル層の外周側面は、ｎコンタクト電極１３０を形成された上側から、支持基板側２００側である下側に向って広がるような、傾き（順テーパ）を形成している。
尚、ｎ型層１１には、光取り出し効率を向上させるために、凹凸を有する表面１１ｓが形成されている。
また、支持基板２００の逆の面（裏面）には、複数の金属の積層から成る導電層２３２、はんだ層（ソルダ層）２３５が形成されている。

本実施例においては、各層は次のように構成されている。
複数の金属の積層から成る導電層２２２と２３２は、いずれも、支持基板２００側から、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に積層されたものである。尚ニッケル（Ｎｉ）層は、はんだ層（ソルダ層）５０のスズ（Ｓｎ）の拡散を防ぐものである。
はんだ層（ソルダ層）５０と２３５は、いずれも金とスズとの合金（Ａｕ−Ｓｎ）から成るはんだで形成されている。尚、はんだ層（ソルダ層）２３５表面には、スズの酸化を防止するため薄膜の金（Ａｕ）層が形成されている。
ｐコンタクト電極１２１は、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）及び銅（Ｃｕ）の合金で形成されている。
複数の金属の積層から成る導電層１２２は、ｐ型層１２及びｐコンタクト電極１２１に近い側から、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に積層されたものである。
ｎコンタクト電極１３０は、バナジウム（Ｖ）と金（Ａｕ）の積層構造から成る。
絶縁性保護膜４０は窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）から成る。

図１のIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００は、次のようにして製造された。この際の工程図（断面図）を図２．Ａ乃至図２．Ｓで示す。尚、図２．Ｅ、図２．Ｉ、図２．Ｋおよび図２．Ｍは、それぞれ工程図である図２．Ｄ、図２．Ｈ、図２．Ｊおよび図２．Ｌの一部の拡大図である。

厚さ５００μｍのサファイアから成るエピタキシャル成長基板１００にｎ型層１１及びｐ型層１２を順にエピタキシャル成長させて、エピタキシャル層１０とした（図２．Ａ）。発光領域ＬはＭＱＷ構造で形成したが、図２．Ａでは単に太破線で示した。
次に、レーザリフトオフ時の空気孔となる、第１の溝ｔｒ−１をダイサーにより形成した。第１の溝ｔｒ−１は、ｐ型層１２及びｎ型層１１の合計膜厚約４μｍと、エピタキシャル成長基板１００の深さ１０μｍ程度を除去することにより形成された。第１の溝ｔｒ−１の幅は約２０μｍとした（図２．Ｂ）。
次にスパッタ装置により、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金層を全面に形成し、レジストマスクを形成してＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金層の不要部分を除去し、レジストマスクを除去し、その後、加熱によりアロイ化してｐコンタクト電極１２１を形成した（図２．Ｃ）。

次に、スパッタ装置によりＴｉ層、ＴｉＮ層、Ｔｉ層、Ｎｉ層、Ａｕ層を順に全面に形成した。この５層を合わせて導電層１２２で示している。尚、化合物層であるＴｉＮ層はスパッタ装置で実施する必要があるが、それ以降のＴｉ層、Ｎｉ層、Ａｕ層は蒸着で形成しても良い。
また、抵抗加熱蒸着装置によりはんだ層１２５として、ＡｕＳｎ層及びＡｕ層を全面に形成した。最終形成のＡｕ層は、スズ（Ｓｎ）の酸化その他からの保護膜である。（図２．Ｄ）
ここで、第１の溝ｔｒ−１を、導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５が覆うことがあっても、第１の溝ｔｒ−１が空気孔としての外部との連通が確保される、又はレーザリフトオフの際のレーザ照射時に連通可能であれば良い。実際、図２．Ｅに示す通り、第１の溝ｔｒ−１の底部には厚く導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５が形成されうるが、側壁には形成されないか、形成されたとしても極めて薄い。よって、ｎ型層１１の、エピタキシャル成長基板１００との界面１１ｓｆに発生した窒素が第１の溝ｔｒ−１に排出されるべき、連通すべき位置（図２．Ｅでｖｎｔ）は、レーザリフトオフ時の窒素ガスにより容易に除かれ、生成する窒素ガスの排出が容易となる。

次に、厚さ５００μｍのシリコンから成る支持基板２００に、抵抗加熱蒸着装置によりＴｉ層、Ｎｉ層及びＡｕ層から成る導電層２２２と、ＡｕＳｎ層及びＡｕ層から成るはんだ層２２５を全面に形成する。最終形成のＡｕ層は、スズ（Ｓｎ）の酸化その他からの保護膜である。
こうして、上記エピタキシャル層を有するエピタキシャル成長基板１００と支持基板２００を、はんだ層（ソルダ層）１２５及び２２５を向かい合わせて接合する。はんだ層（ソルダ層）１２５及び２２５は導電性の低融点合金層である。加熱温度は３２０℃、圧力は１９６ｋＰａ（約２気圧、２ｋｇｆ／ｃｍ²）とした（図２．Ｆ）。
この際、２つのＡｕＳｎ層の間のＡｕ薄膜２層は、ＡｕＳｎ層に吸収され、１つのＡｕＳｎ層となる。以下、はんだ層（ソルダ層）１２５及び２２５が一体化したものをはんだ層（ソルダ層）５０として示す（図２．Ｇ）。先述した通り、はんだ層（ソルダ層）１２５及び２２５が一体化したはんだ層（ソルダ層）５０は導電性の低融点合金層である。

次に、レーザリフトオフを行う。エピタキシャル層のｎ型層１１の、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００との界面１１ｓｆ付近にレーザ照射して、薄膜状部分を分解する。この際、レーザ照射領域（ショットエリア）としては、５００μｍピッチに形成される正方形状のチップを１６個含む、１辺２ｍｍの正方形領域とした。こうして、図２．Ｇにおいて、ｎ型層１１の、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００との界面１１ｓｆ付近を全て薄膜状部分を分解して結合を解き、エピタキシャル成長基板１００を剥離させた（図２．Ｈ）。第１の溝ｔｒ−１はウエハ外部に連通していたので、窒素ガスが発生しても直ちに第１の溝ｔｒ−１を通じてウエハ外部に当該窒素ガスは排出され、レーザ照射によって、エピタキシャル層１０、エピタキシャル成長基板１００、支持基板２００及びそれらの間に形成された導電性の各層には小さな負荷しかかからない。このため、剥離や亀裂は全く生じなかったことが最終的に確かめられた。
この際、第１の溝ｔｒ−１の底面と側面の一部は、サファイア基板１００に形成されていたものであり、当該サファイア基板１００の一部である第１の溝ｔｒ−１の底面と側面に形成されていた導電層１２２とはんだ層（ソルダ層）１２５は、サファイア基板１００と共に除去された（図２．Ｉ、図２．Ｈの一部拡大図）。

次にマスクを用いたドライエッチングにより、エピタキシャル層１０のチップ外周部を除去し、第２の溝ｔｒ−２を形成した（図２．Ｊ）。
この際、エッチングマスクとしてはＣＶＤによりＳｉＯ₂を形成し、所定形状として用いた。またこの際、第１の溝ｔｒ−１の側面の一部は、ｎ型層１１及びｐ型層１２から成るエピタキシャル層１０に形成されていたものであり、当該エピタキシャル層１０の一部である第１の溝ｔｒ−１の側面に形成されていた導電層１２２とはんだ層（ソルダ層）１２５（図２．Ｉで、符号Ｍを付して示した破線楕円内部）は、エピタキシャル層１０と共に除去された（図２．Ｋ）。

次に絶縁性保護膜４０を形成するため、ＣＶＤによりＳｉＮを全面に形成した（図２．Ｌ）。この際、ＳｉＮから成る絶縁性保護膜４０は、一旦、第１の溝ｔｒ−１のはんだ層（ソルダ層）５０側の底部にも堆積する（図２．Ｍ）。
次にＳｉＮから成る絶縁性保護膜４０のうち、必要な部分である各素子外周部以外をドライエッチングして除去し、ｎ型層１１の面１１ｆを露出させた（図２．Ｎ）。ｎ型層１１の面１１ｆはいわゆる（０００−１）面、−ｃ面であり、エッチングされやすい。
そこで、ウエハのｎ型層１１表面を、濃度１ｍｏｌ／Ｌ（１Ｍ）の水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨａｑ）に浸漬し、６０℃で放置して凹凸面１１ｓを形成した（図２．Ｏ）。
次にレジストマスクを用いて、所望領域にＶとＡｕを積層してｎ電極１３０を形成した（図２．Ｐ）。

次に、シリコンから成る支持基板２００の裏面を研磨して、厚さ１２０μｍまで薄肉化した（図２．Ｑ）。
シリコンから成る支持基板２００の研磨した面にＴｉ層、Ｎｉ層、Ａｕ層から成る導電層２３２と、ＡｕＳｎ層とＡｕ層から成るはんだ層（ソルダ層）２３５を蒸着した（図２．Ｒ）。最終形成のＡｕ層は、スズ（Ｓｎ）の酸化その他からの保護膜である。尚、はんだ層（ソルダ層）２３５は、形成しなくても良い。
次にレーザを用いて支持基板２００を切断した（図２．Ｓ）。図２．ＳでＣで示した２本の破線の内側がレーザで分解及び溶融されて各素子が分離された。こうして図１のIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００を得た。このように得られたIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００は、１枚のエピタキシャル成長基板１００（支持基板２００）から得られたチップのうち、合格率は９５％であり、極めて高い歩留まり率を示した。

実施例１においては、工程図である図２．Ｊとその拡大図である図２．Ｋに示した通り、第２の溝ｔｒ−２を形成する際に、第１の溝ｔｒ−１を形成しているエピタキシャル層１０側面も除去した。この第２の溝ｔｒ−２を形成する際に、第１の溝ｔｒ−１を形成しているエピタキシャル層１０側面を残すこととし、支持基板２００の切断工程において当該第１の溝ｔｒ−１の構成を除去することとしても良い。これを実施例２として図３．Ａ及び図３．Ｂを用いて説明する。
図３．Ａは図２．Ｊの拡大図である図２．Ｋに対応する本実施例の１工程の拡大図である。実施例１においては、第２の溝ｔｒ−２を形成する際、第１の溝ｔｒ−１を形成しているエピタキシャル層１０側面も除去したので、導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５の当該側面に形成されていた部分（図２．Ｉで、符号Ｍを付して示した破線楕円内部）が除去されたことを図２．Ｉと図２．Ｋに示した。本実施例では、第２の溝ｔｒ−２を形成する際、第１の溝ｔｒ−１を形成しているエピタキシャル層１０側面を除去しないので、導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５の当該側面に形成されていた部分（図２．Ｉで、符号Ｍを付して示した破線楕円内部）も除去されない（図３．Ａ）。この実施には、第２の溝形成のエッチングに先立って形成されるエッチングマスクとして、第１の溝ｔｒ−１を覆う部分を形成すれば良い。この実施例の利点は、ドライエッチング中にマスクで第１の溝ｔｒ−１を覆うので、マスクで第１の溝ｔｒ−１を覆わない場合に必ずしも分解除去されない可能性のある金属片（図２．Ｉで、符号Ｍを付して示した破線楕円内部）による、エピタキシャル層のショートを防ぐことである。また、エッチングチャンバに金属片が残留することや、内部の金属汚染を低減することにもなる。
絶縁性保護膜を形成した後、支持基板切断工程においては、図３．Ｂに示す通りＣで示した２本の破線の内側をレーザで分解し、各素子に分離する。

（変形例）
例えば支持基板切断工程において、切断（分離）のためのレーザ照射を複数回行うことにしても良い。例えば図４は、破線楕円内部が、レーザ照射で分解又は溶融されることを概念的に示している。図４に示される通り、当該破線楕円を複数個並べて、必要な範囲が分解又は溶融されるように調整すると良い。
本技術の利点は、実施例１における、支持基板切断工程に先立つ支持基板２００の薄肉化の省略が挙げられる。或いは、実施例１においてダイサーで実施した第１の溝形成をレーザ照射によって行うこととした際、支持基板切断工程におけるレーザ照射を、第１の溝形成の際と同じ集光度、出力に調整することも可能である。

本発明に係るIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）の構成を示す断面図。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 図２．Ｄの工程図の一部拡大図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 図２．Ｈの工程図の一部拡大図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 図２．Ｊの工程図の一部拡大図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 図２．Ｌの工程図の一部拡大図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例１における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例２における１工程を示す工程図（断面図）。 実施例２における１工程を示す工程図（断面図）。 変形例における１工程を示す工程図（断面図）。 従来例に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 従来例に係る他の製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。

符号の説明

１０００：III族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）
１００：サファイア基板（エピタキシャル成長基板）
１１：ｎ型層
Ｌ：発光領域
１２：ｐ型層
１２１：ｐコンタクト電極
１２２、２２２、２３２：導電層
１２５、２２５、２３５、５０：はんだ層（ソルダ層）
１３０：ｎ電極
２００：シリコン基板（支持基板）
４０：ＳｉＮから成る絶縁性保護膜

Claims (4)

1. 導電性の支持基板上に、少なくとも１層の導電性の低融点合金層を介して接合されたIII族窒化物系化合物半導体層を有するIII族窒化物系化合物半導体素子において、
   前記III族窒化物系化合物半導体層の水平断面積が、前記支持基板から最も遠い位置で小さく、前記支持基板に近づくに従って大きくなる順方向の傾斜を有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
2. 前記支持基板から遠い位置にｎコンタクト電極を設けられたｎ型層が、前記支持基板に近い側にｐコンタクト電極を設けられたｐ型層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
3. 前記III族窒化物系化合物半導体層の前記順方向の傾斜部分は、絶縁性保護膜により覆われていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
4. 発光素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。

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