JP2010225605A - 化合物半導体装置の製造方法及び化合物半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】化合物半導体装置の製造方法および化合物半導体装置に関し、化合物半導体装置の製造コストを低減させることができる化合物半導体装置の製造方法及び化合物半導体装置を提供する。
【解決手段】基板上に、Ｓｉ炭化物層２を形成する工程と、前記Ｓｉ炭化物層上に、化合物半導体層３を形成する工程と、少なくとも前記Ｓｉ炭化物層に、前記Ｓｉ炭化物のバンドギャップよりも高いエネルギーを有する光を照射しながら、前記Ｓｉ炭化物層を選択的に溶解除去し、前記基板１と前記化合物半導体層とを分離する工程とを含む化合物半導体装置の製造方法。化合物半導体層の形成に用いた基板を化合物半導体層から分離させて再利用することができるため、化合物半導体装置の製造コストを低減させることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、化合物半導体装置の製造方法及び化合物半導体装置に関する。

窒化物半導体であるＧａＮは、青色帯を発光するバンドギャップを有し、ＩｎＮやＡｌＮ等との混晶にすることで、そのバンドギャップを制御することができる。このため、青色発光ダイオードやレーザダイオードなどの発光用デバイスに用いられている。また、ＧａＮは、ＳｉやＧａＡｓよりも高い絶縁破壊電界を有していることから、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｉｔｏｒ）などの高耐圧用デバイスとしての応用も期待されている。

上述のデバイスには、結晶成長により形成したＧａＮやＡｌＧａＮなどの化合物半導体層が備えられている。結晶成長に用いられる基板の材料としては、Ｓｉ炭化物、特にＳｉＣが好適であると考えられている。これは、Ｓｉ炭化物の格子定数が該化合物半導体層の格子定数に近く、格子欠陥の少ない結晶が成長しやすいからである。

しかし、現状では、Ｓｉ炭化物基板の作製は容易でなく、基板自体が高価である。そのため、化合物半導体装置に用いると製造コストが高くなり、化合物半導体装置の普及を阻害する恐れがある。

特開２００５−１３６００１号公報 特開２００６−１４７６６３号公報 特開２００６−１６５２０７号公報 特開２００８−２５１９６６号公報

本発明は、化合物半導体装置の製造コストを低減させることができる、化合物半導体装置の製造方法及び化合物半導体装置を提供することを目的とする。

発明の一観点によれば、基板上に、Ｓｉ炭化物層を形成する工程と、前記Ｓｉ炭化物層上に、化合物半導体層を形成する工程と、少なくとも前記Ｓｉ炭化物層に、前記Ｓｉ炭化物のバンドギャップよりも高いエネルギーを有する光を照射しながら、前記Ｓｉ炭化物層を選択的に溶解除去し、前記基板と前記化合物半導体層とを分離する工程とを含む化合物半導体装置の製造方法が提供される。

上述の観点によれば、化合物半導体層の形成に用いた基板を化合物半導体層から分離させて再利用することができる。このため、化合物半導体装置の製造コストを低減させることができる。

図１は、第一の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その１）である。 図２は、第一の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その２）である。 図３は、第一の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その３）である。 図４は、第一の実施形態における、製造途中の化合物半導体装置を示した平面図である。 図５は、第一の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その４）である。 図６は、第一の実施形態における、光電気化学エッチング時の断面模式図である。 図７は、ｎ型ＳｉＣ層／電解液界面およびｐ型ＳｉＣ基板／電解液界面の、電圧印加時におけるエネルギーバンド図である。 図８は、第一の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その５）である。 図９は、第一の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その６）である。 図１０は、第一の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その７）である。 図１１は、第二の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その１）である。 図１２は、第二の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その２）である。 図１３は、第二の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その３）である。 図１４は、第二の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その４）である。 図１５は、第二の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その５）である。 図１６は、第二の実施形態における化合物半導体装置の、ＡｌＮ層と支持基板との接合界面の断面模式図である。 図１６は、第三の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その１）である。 図１８は、第三の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その２）である。 図１９は、第三の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その３）である。 図２０は、第四の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その１）である。 図２１は、第四の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その２）である。 図２２は、第四の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その３）である。 図２３は、第四の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その４）である。 図２４は、第五の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その１）である。 図２５は、第五の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その２）である。 図２６は、第五の実施形態における、光電気化学エッチング時の断面模式図である。 図２７は、第五の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その３）である。 図２８は、第五の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その４）である。 図２９は、第五の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図（その５）である。 図３０は、第六の実施形態における化合物半導体装置の製造工程を示した工程断面図である。 図３１は、第六の実施形態における、光電気化学エッチング時の断面模式図である。 図３２は、第六の実施形態における、ｎ型ＳｉＣ層とｎ型ＧａＮ層との接合界面におけるエネルギーバンド図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。

（第一の実施形態）
第一の実施形態における化合物半導体装置の製造方法について、図１乃至図１０を参照して説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、基板として、例えばｐ型ＳｉＣ基板１を用意する。ｐ型ＳｉＣの他には、例えば半絶縁性ＳｉＣやサファイアなどを使用することもできる。

次に、図１（ｂ）に示すように、ｐ型ＳｉＣ基板１上にＳｉ炭化物層として、例えばｎ型ＳｉＣ層２を形成する。基板としてサファイアを用いる場合は、Ｓｉ炭化物層として、例えばｐ型ＳｉＣや半絶縁性ＳｉＣを用いることもできる。また、Ｓｉ炭化物層として、ＳｉＣにドーパント以外の第３元素や不可避不純物が含まれている材料や、ＳｉとＣとの組成比が１：１でない材料を使用することもできる。

ｐ型ＳｉＣ基板１上にｎ型ＳｉＣ層２を形成する場合、ｐ型ＳｉＣ基板１にドーパントのイオンを注入してｎ型ＳｉＣ層２を形成する、イオン注入法を用いることができる。イオン注入の条件としては、例えば窒素イオン（Ｎ⁺）あるいはリンイオン（Ｐ⁺）を、エネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量１０¹⁵ｃｍ^-2で注入し、１７００℃で３０ｍｉｎのアニール処理を行う。なお、イオン注入時に８００℃で加熱を行うことにより、より結晶性の良好なｎ型ＳｉＣ層２を得ることができる。

ｎ型ＳｉＣ層２の厚さとしては、３０ｎｍ〜１μｍの範囲の値が好ましい。厚さが３０ｎｍを下回ると、後述するように、エッチング中の、ｐ型ＳｉＣ基板１と化合物半導体層３との間隙への電解液の出入りが困難となるため、エッチング速度の低下やエッチング不足の原因となる。他方、厚さが１μｍを上回ると、不純物の注入が困難となるため、ｎ型ＳｉＣ層２の形成が困難となる。

ｎ型ＳｉＣ層２の形成方法としては、イオン注入法の他に、エピタキシャル成長法を用いることもできる。この方法によれば、１μｍを超える厚さのｎ型ＳｉＣ層２を容易に形成することができるため、ｎ型ＳｉＣ層２の側面積が増大し、より容易にエッチングを行うことができる。また、イオン注入法を用いる場合に比べて、より大きい面積の基板を使用することができる。

ｎ型ＳｉＣ層２のエピタキシャル成長条件としては、例えば
原料ガス：ＳｉＨ₄（流量２ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍ）
Ｃ₃Ｈ₈（流量０．５ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍ）
Ｈ₂（流量１０ｓｌｍ）
Ｎ₂（流量０．００１ｓｃｃｍ〜０．５ｓｃｃｍ）
成長温度：１５５０℃〜１６５０℃
圧力：５０Ｔｏｒｒ〜８０Ｔｏｒｒ
の条件を用いることができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、ｎ型ＳｉＣ層２上に、金属窒化物層として、例えば厚さ２ｎｍのＡｌＮ層４を形成し、ＡｌＮ層４上に、例えば厚さ２μｍのｎ型ＧａＮ層５、厚さ１００ｎｍのＡｌＮ層６を、順次積層させる。積層方法としては、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いる。下地のｎ型ＳｉＣ層２をイオン注入法またはエピタキシャル成長法を用いて形成させているため、ＡｌＮ層４、ｎ型ＧａＮ層５およびＡｌＮ層６は、格子欠陥を抑えながら積層させることができる。

次に、図２（ａ）に示すように、レジストマスク７ａを用いたドライエッチングにより、ＡｌＮ層６の電子走行部（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）に相当する領域に、ＡｌＮ開口部９を形成する。このＡｌＮ開口部９を備えたＡｌＮ層６が、電気挟搾部となる。その後、レジストマスク７ａを剥離して除去する。

続いて、図２（ｂ）に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法により、ＡｌＮ開口部９を含むＡｌＮ層６上に、厚さ２〜３０μｍのｎ型ＧａＮ層１０、厚さ３０ｎｍのｎ型ＡｌＧａＮ層１１を順次積層させる。ｎ型ＡｌＧａＮ層１１は、例えばＳｉが５×１０¹⁸ｃｍ^-3の濃度でドーピングされた層であり、電子供給層として用いられる。

続いて、図２（ｃ）に示すように、レジストマスク７ｂを用いたドライエッチングにより、ＡｌＮ層４および化合物半導体層３の、化合物半導体装置の外周部に相当する領域を除去し、ｎ型ＳｉＣ層２の上面を底面とする溝部１２ａを形成する。なお、本実施形態における化合物半導体層３とは、ｎ型ＧａＮ層５からｎ型ＡｌＧａＮ層１１までの層を示している。

次に、図３（ａ）に示すように、薬液耐性を有する絶縁層１３として、例えばポリイミド樹脂を溝部１２ａに充填し、熱硬化させて形成する。

絶縁層１３の材料としては、ポリイミド樹脂の他に、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることもできる。ただし、溝部１２ａに充填することを考慮すると、粘度はできるだけ低い方が好ましく、例えば２５℃において１０Ｐａ・s以下の値を有する材料が好ましい。充填方法としては、スプレーコートやスピンコートを用いることができる。

図４は、図３（ａ）に示した製造途中の化合物半導体装置の平面図である。製造途中の化合物半導体装置上に形成されたｎ型ＡｌＧａＮ層１１が、ｐ型ＳｉＣ基板１上に複数個並んで配置されている。そして、各々のｎ型ＡｌＧａＮ層１１の周囲を囲むように、絶縁層１３が配置されている。

このように、絶縁層１３を、ｎ型ＡｌＧａＮ層１１の周囲に設けることにより、後述する光電気化学エッチング工程の際に、基板上に形成した化合物半導体層３が側面方向からエッチングされるのを防止することができる。

続いて、図３（ｂ）に示すように、化合物半導体層３上に、金属被膜１４として、例えば厚さ２００ｎｍのＴｉ膜をスパッタ法により形成する。

その後、図３（ｃ）に示すように、金属被膜１４上に、導電層１５として、例えば１００μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さのＴｉ層を、真空蒸着やイオンプレーティングなどの物理蒸着法により形成する。Ｔｉ層以外の材料としては、例えばＮｉ層を使用することもできる。Ｎｉ層を用いれば、めっき法等の適用により厚膜化がより容易となる。

次に、図５（ａ）に示すように、光電気化学エッチングによりｎ型ＳｉＣ層２を選択的に溶解除去し、ｐ型ＳｉＣ基板１から化合物半導体層３を分離する。

ここで、光電気化学エッチング装置について、図６を参照して説明する。

図６は、第一の実施形態における、光電気化学エッチング時の断面模式図である。槽３５内に電解液３６として、例えばフッ化水素酸溶液（ＨＦ溶液）が注入されており、その中に、製造途中の化合物半導体装置３０が浸漬されている。槽３５の材質としては、例えばテフロン（登録商標）が好ましい。電解液３６の種類としては、Ｓｉ酸化物を溶解できる材料が好ましく、ＨＦ溶液の他に、例えば水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ溶液）を用いることができる。

電解液３６にＨＦ溶液を用いる場合、濃度としては、１％〜２０％の範囲の値が好ましい。濃度が１％を下回ると、エッチング速度が製造工程に適さないレベルまで低下するため、製造コストが上昇する原因となる。他方、濃度が２０％を上回ると、エッチング中の濃度管理が困難となる。

製造途中の化合物半導体装置３０に備えられている導電層１５は、配線３１を介して陽極３２と接続され、陰極３３には白金３４が接続されている。そして、導電層１５及び配線３１の表面には、例えばスプレーコート法により、薬液耐性を有する図示しないレジストが被覆されている。

光電気化学エッチングを行う際は、陽極３２と陰極３３との間に必要に応じて電圧を印加するとともに、製造途中の化合物半導体装置３０に光を照射する。使用する光としては、Ｓｉ炭化物のバンドギャップよりも高いエネルギーを有する光が好ましい。例えば波長３６５ｎｍ、照度１００ｍＷ／ｃｍ²の水銀ランプ光源（ｉ線）を使用することができる。

図６によると、製造途中の化合物半導体装置３０のｐ型ＳｉＣ基板１側から光が照射されている。この照射方法では、ｐ型ＳｉＣ基板１からの透過光、または周辺からの反射光がｎ型ＳｉＣ層２に照射されてエッチングが行われる。別の照射方法としては、化合物半導体層３の側面方向から照射させることもできる。化合物半導体層３の側面方向から照射させる方法によると、光を直接ｎ型ＳｉＣ層２に照射することが可能となるため、照射効率が向上し、エッチング反応を促進させることができる。

ここで、エッチング反応について説明する。

ｎ型ＳｉＣ層２に、ｎ型ＳｉＣ層２のバンドギャップよりも高いエネルギーを有する光が照射されると、ｎ型ＳｉＣ層２内で電子が励起し、正孔が生成される。正孔は、電解液３６との界面に移動して蓄積される。その結果、ｎ型ＳｉＣ層２の酸化反応が容易になり、ｎ型ＳｉＣ層２の側面に、Ｓｉ酸化物であるＳｉＯやＳｉＯ₂が生成される。

その後、例えば電解液３６としてＨＦ溶液を用いた場合、ＳｉＯやＳｉＯ₂はＨＦと反応し、ＳｉＦ₆として電解液３６中に溶解する。以上の過程を経て、ｎ型ＳｉＣ層２を溶解させることができる。

なお、化合物半導体層３の下面は、エッチング耐性を有するＡｌＮ層４で覆われているため、ｎ型ＧａＮ層５の下面から化合物半導体層３がエッチングされるのを防止することができる。また、ＡｌＮ層４の代わりの材料として、例えばＡｌＮ層４と同様のエッチング耐性を有するｐ型ＧａＮを用いることもできる。

ここで、ｐ型ＳｉＣ基板１上に形成したｎ型ＳｉＣ層２を選択的に溶解する方法を、図７のエネルギーバンド図を参照して説明する。

図７（ａ）はｎ型ＳｉＣ層２／電解液３６界面、図７（ｂ）はｐ型ＳｉＣ基板１／電解液３６界面におけるエネルギーバンド図である。

ｎ型ＳｉＣ層２／電解液３６界面では、図７（ａ）に示すように、正の電圧印加時にはｎ型ＳｉＣ層２と電解液３６との界面でバンドが上方向に曲がっている。このため、ｎ型ＳｉＣ層２と電解液３６との界面に正孔が蓄積されやすくなる。その結果、ｎ型ＳｉＣ層２と電解液３６との界面でＳｉＣの酸化反応が起こりやすくなり、Ｓｉ酸化物であるＳｉＯもしくはＳｉＯ₂の生成が促進される。

一方、ｐ型ＳｉＣ基板１／電解液３６界面では、図７（ｂ）に示すように、ある閾値以下の印加電圧では、ｐ型ＳｉＣ基板１と電解液３６との界面で、バンドは下方向に曲がっている。この場合、正孔はバルク方向に移動しやすくなる。正孔がバルク方向に移動すると、ｐ型ＳｉＣ基板１と電解液３６との界面では正孔が欠乏するため、ｐ型ＳｉＣ基板１と電解液３６との界面では、ＳｉＣの酸化反応が起こりにくくなる。

以上の性質を利用すると、ｐ型ＳｉＣ基板１のエッチングを抑えながら、ｎ型ＳｉＣ層２のみを選択的にエッチングすることができる。

正孔の界面での蓄積が起こりやすくなる印加電圧の下限値は、ｎ型ＳｉＣ層２よりもｐ型ＳｉＣ基板１の方が高い。このため、使用する印加電圧としては、ｎ型ＳｉＣ層２では正孔が界面に蓄積されやすく、ｐ型ＳｉＣ基板１では蓄積されにくいような、特定の範囲内の値を用いることが好ましい。例えば、正孔が界面に蓄積されやすい印加電圧の下限値が、ｎ型ＳｉＣ層２の場合０Ｖ、ｐ型ＳｉＣ基板１の場合＋２Ｖである場合、印加電圧としては０Ｖから＋２Ｖの範囲内の値が好適である。印加電圧が０Ｖを下回ると、ｐ型ＳｉＣ基板１だけでなくｎ型ＳｉＣ層２でも界面の正孔が欠乏するため、エッチング反応が起こりにくくなる。他方、＋２Ｖを上回ると、ｎ型ＳｉＣ層２とｐ型ＳｉＣ基板１との両方で、正孔が電解液３６との界面に蓄積されやすくなるため、両材料ともにエッチング反応が起こりやすくなる。

次に、図５（ｂ）に示すように、ＡｌＮ層４を、例えばドライエッチングにより除去する。

図５（ｂ）によると、絶縁層１３がｎ型ＧａＮ層５から突出しているが、絶縁層１３およびｎ型ＧａＮ層５を含む表面の平坦性は、製造上許容できるレベルであり、その後の工程において製造歩留まりを低下させるような影響は何ら及ぼさない。しかし、ドライエッチング後の残渣を除去するなどの目的で、化学機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｉｌｉｓｈｉｎｇ）法などにより、化合物半導体層３の下面を研磨することもできる。

次に、図５（ｃ）に示すように、ｐ型ＳｉＣ基板１から分離した化合物半導体層３の下面にドレイン電極１６を形成する。ドレイン電極１６の形成では、分離により露出した絶縁層１３およびｎ型ＧａＮ層５を含む表面に、例えばスパッタ法によりＴｉ，Ａｌを順次積層する。その後、窒素雰囲気中で４００℃〜１０００℃の範囲内の温度、例えば６００℃で熱処理を行い、ドレイン電極１６のオーミックコンタクトを確立する。

次に、図８（ａ）に示すように、ドレイン電極１６の下面に、金属層１７として、例えば１００μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さのＣｕ層を形成する。金属層１７の材料としては、Ｃｕの他に、例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕを用いることができる。ＣｕはＳｉＣ基板と比較して高い放熱性を有しているため、化合物半導体装置の動作時に発生する熱を効果的に放散することができる。金属層１７の形成法としては、例えばめっき法を用いることができる。

次に、酸素プラズマによるアッシング（Ｏ₂アッシング）処理を行って、導電層１５を覆っていた耐ＨＦ性を有するレジストを除去し、導電層１５を露出させる。その後、図８（ｂ）に示すように、導電層１５および金属被膜１４を硫酸と過酸化水素水の混合溶液を用いて除去し、化合物半導体層３の最上層であるｎ型ＡｌＧａＮ層１１を露出させる。

次に、図８（ｃ）に示すように、ｎ型ＡｌＧａＮ層１１および絶縁層１３上にパッシベーション膜１８を形成する。パッシベーション膜１８としては、例えばＳｉＮを使用し、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内の厚さ、例えば１００ｎｍの厚さで形成する。形成方法としては、例えば化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いることができる。

次に、化合物半導体装置の電極を形成する。

まず、図９（ａ）に示すように、レジストマスク７ｃを用いたドライエッチングにより、パッシベーション膜１８のソース電極に相当する領域を除去し、パッシベーション膜開口部１９を設ける。

次に、図９（ｂ）に示すように、例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いて、パッシベーション膜開口部１９の底面からＴｉ，Ａｌを順次積層し、ソース電極２０を形成する。その後、ソース電極２０のオーミック性を得るため、窒素雰囲気中で４００℃〜１０００℃の範囲内の温度、例えば６００℃で熱処理を行う。

次に、図１０（ａ）に示すように、パッシベーション膜１８上に、レジストマスク７ｄを用いたドライエッチングによりパッシベーション膜開口部１９を設ける。

次に、図１０（ｂ）に示すように、例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いて、開口部１８の底面からＮｉ，Ａｕを順次積層し、ゲート電極２１を形成する。このようにして、本実施形態の化合物半導体装置を製造する。

一方、ＡｌＮ層４から分離した後のｐ型ＳｉＣ基板１については、ｎ型ＳｉＣ基板２と接していた表面をＣＭＰ法などにより研磨し、平坦にする。平坦化後のｐ型ＳｉＣ基板１に対して、図１（ｂ）以降の処理を行うことにより、化合物半導体装置を繰り返し製造することができる。たとえば、厚さ２００μｍのｐ型ＳｉＣ基板１の表面にイオン注入によって厚さ０．１μｍのｎ型ＳｉＣ層２を形成し、分離後に０．４μｍ分研磨すると、１サイクルあたり０．５μｍ分のｐ型ＳｉＣ基板１が消費される。しかし、１００サイクル後も厚さ１５０μｍのｐ型ＳｉＣ基板１が残存するため、製造コストの面で非常に有利となる。

エピタキシャル成長法によってｎ型ＳｉＣ層２を形成する場合は、新たな層を成長させるため、母材のｐ型ＳｉＣ基板１は消費されない。したがって、再利用が可能なサイクル数がイオン注入法の場合よりも長くなり、製造コストの面で有利となる。

（第二の実施形態）
第二の実施形態における化合物半導体装置の製造方法について、図１、図６、図１１乃至図１６を参照して説明する。

まず、第一の実施形態における図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、ｐ型ＳｉＣ基板１上にｎ型ＳｉＣ層２を形成するまでの処理を行う。

次に、ｎ型ＳｉＣ層２上に化合物半導体層３を形成する。図１１（ａ）に示すように、ｎ型ＳｉＣ層２上に、金属窒化物層として、例えば厚さ２〜３０ｎｍのＡｌＮ層４をＭＯＣＶＤ法により形成し、ＡｌＮ層４上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮ層５、厚さ３０ｎｍのｎ型ＡｌＧａＮ層１１を順次積層させる。ｎ型ＡｌＧａＮ層１１は、例えばＳｉが５×１０¹⁸ｃｍ^-3の濃度でドーピングされた層であり、電子供給層として用いられる。なお、本実施形態における化合物半導体装置３とは、ｎ型ＧａＮ層５からｎ型ＡｌＧａＮ層１１までの層を示している。

続いて、図１１（ｂ）に示すように、例えばレジストマスク７ｂを用いたドライエッチングにより、ｎ型ＧａＮ層５およびｎ型ＡｌＧａＮ層１１の、デバイスの外周に相当する領域を除去し、ＡｌＮ層４の上面を底面とする溝部１２ｂを形成する。

続いて、図１１（ｃ）に示すように、レジストマスク７ｂを除去した後、溝部１２ｂ内に絶縁層１３を充填する。

続いて、図１２（ａ）に示すように、絶縁層１３の上面およびｎ型ＡｌＧａＮ層１１の上面を含む表面上に、金属被膜１４として、例えば厚さ２００ｎｍのＴｉ膜を形成する。

その後、図１２（ｂ）に示すように、金属被膜１４上に、導電層１５として、例えば１００μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さのＴｉ層をめっき法により形成する。

次に、図１２（ｃ）に示すように、光電気化学エッチングにより、ｎ型ＳｉＣ層２を選択的に溶解除去し、ｐ型ＳｉＣ基板１から化合物半導体層３を分離する。光電気化学エッチングで使用する装置としては、例えば図６に示す装置を用いることができる。化合物半導体層３の最下面はエッチング耐性を有するＡｌＮ層４で覆われているため、ｎ型ＧａＮ層５が下面方向から化合物半導体層３がエッチングされるのを防止することができる。分離した後のｐ型ＳｉＣ基板１は、ＡｌＮ層４と接していた表面をＣＭＰ法などにより研磨し、平坦にすることにより再利用することができる。

次に、図１３（ａ）に示すように、分離により露出したＡｌＮ層４の下面に、支持基板２４として、例えば１００μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さの多結晶ＳｉＣ層を形成する。

その後、図１３（ｂ）に示すように、導電層１５および金属被膜１４を、硫酸と過酸化水素水の混合溶液を用いて除去し、化合物半導体層３の最上層であるｎ型ＡｌＧａＮ層１１を露出させる。

次に、化合物半導体装置の電極を形成する。

まず、図１３（ｃ）に示すように、露出したｎ型ＡｌＧａＮ層１１および絶縁層１３を含む表面に、パッシベーション膜１８として、例えば１００ｎｍの厚さのＳｉＮ膜をＣＶＤ法により形成する。

続いて、図１４（ａ）に示すように、例えばレジストマスク７ｃを用いたドライエッチングによりパッシベーション膜１８のソース電極およびドレイン電極に相当する領域に、ｎ型ＡｌＧａＮ層１１を底面とするパッシベーション膜開口部１９を設ける。

その後、図１４（ｂ）に示すように、例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いて、パッシベーション膜開口部１９の底面からＴｉ，Ａｌを順次積層し、ソース電極２０およびドレイン電極１６を形成する。その後、窒素雰囲気中にて例えば６００℃で熱処理を行い、ソース電極２０およびドレイン電極１６のオーミックコンタクトを確立する。

続いて、図１５（ａ）に示すように、レジストマスク７ｄを用いたドライエッチングにより、パッシベーション膜１８の、ゲート電極に相当する領域を除去し、パッシベーション膜開口部１９を設ける。

続いて、図１５（ｂ）に示すように、例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いて、パッシベーション膜開口部１９の底面からＮｉ，Ａｕを順次積層し、ゲート電極２１を形成する。このようにして、本実施形態の化合物半導体装置を製造する。

次に、第二の実施形態における、ＡｌＮ層４と支持基板２４との接合界面の特徴について説明する。

図１６は、第二の実施形態における化合物半導体装置の、ＡｌＮ層４と支持基板２４との接合界面の断面模式図である。

前述の光電気化学エッチング工程でｎ型ＳｉＣ層２を溶解除去すると、露出したＡｌＮ層４の表面が粗化され、複数の尖形突起が形成される。このため、化合物半導体装置の断面を観察すると、ＡｌＮ層４の支持基板２４側の面は、図１６に示すように、尖形突起４ａを含む鋸形状を有している。このような複数の尖形突起により、ＡｌＮ層４と支持基板２４との密着性を向上させることができる。
（第三の実施形態）
第三の実施形態における化合物半導体装置の製造方法について、図１、図６、図１６乃至図１９を参照して説明する。本実施形態の化合物半導体装置は、半導体レーザとして用いることができる。

まず、第一の実施形態における図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、ｐ型ＳｉＣ基板１上にｎ型ＳｉＣ層２を形成するまでの処理を行う。

次に、図１７（ａ）に示すように、ｎ型ＳｉＣ層２上に化合物半導体層３を形成する。化合物半導体層３の形成には、例えばＭＯＣＶＤ法を用い、ｎ型ＳｉＣ層２上に、下側コンタクト層４０、超格子層４１、光ガイド層４２、クラッド層４３、多重量子井戸活性層４４、光ガイド層４５、超格子層４６、上側コンタクト層４７を順次積層させる。

下側コンタクト層４０としては、例えば厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ、超格子層４１としては、例えば厚さ０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子を用いることができる。光ガイド層４２としては、例えば厚さ２０ｎｍのｐ型ＧａＮ、クラッド層４３としては、例えば厚さ１０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮを用いることができる。多重量子井戸活性層４４としては、例えば厚さ５０ｎｍのＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸活性層、光ガイド層４５としては、例えば厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮを用いることができる。超格子層４６としては、例えば厚さ０．１μｍのｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子４６、上側コンタクト層４７としては、例えば厚さ８μｍのｎ型ＧａＮ層４７を用いることができる。

なお、本実施形態における化合物半導体層３とは、下側コンタクト層４０から上側コンタクト層４７までの層を示している。

続いて、図１７（ｂ）に示すように、レジストマスク７ｂを用いたドライエッチングにより、化合物半導体層３の、化合物半導体装置の外周に相当する領域を除去し、ｎ型ＳｉＣ層２の上面を底面とする溝部１２ｃを形成する。

次に、図１７（ｃ）に示すように、溝部１２ｃに、ＨＦ溶液耐性を有する絶縁層１３を充填し、上側コンタクト層４７の上面と同一平面になるように平坦化する。

次に、図１８（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＮ層４７の上面および絶縁層１３の上面を含む表面に、例えばスパッタ法により厚さ１００ｎｍのＴｉ膜、厚さ２００ｎｍのＡｌ膜を順次積層し、ｎ電極６１を形成する。その後、窒素雰囲気中にて６００℃で熱処理を行い、ｎ電極６１のオーミックコンタクトを確立する。

続いて、図１８（ｂ）に示すように、ｎ電極６１上に、導電層１５として、例えば１００μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さのＴｉ層を形成する。

次に、図１９（ａ）に示すように、光電気化学エッチングによりｎ型ＳｉＣ層２を選択的に溶解除去し、ｐ型ＳｉＣ基板１から化合物半導体層３を分離する。光電気化学エッチングで使用する装置としては、例えば図６に示す装置を用いることができる。化合物半導体層３の最下面はエッチング耐性を有する下側コンタクト層４０で覆われているため、化合物半導体層３が下面からエッチングされるのを防止することができる。分離した後のｐ型ＳｉＣ基板１は、下側コンタクト層４０と接していた表面をＣＭＰ法などにより研磨し、平坦にすることにより再利用することができる。

次に、図１９（ｂ）に示すように、化合物半導体層３の下面にｐ電極６２を形成する。ｐ電極６２の形成では、分離により露出した絶縁層１３の下面および下側コンタクト層４０の下面に、例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いて、厚さ２００ｎｍのＮｉ層、厚さ３００ｎｍのＡｕ層を順次積層する。その後、窒素雰囲気中にて、例えば６００℃で熱処理を行い、ｐ電極６２のオーミックコンタクトを確立する。このようにして、本実施形態の化合物半導体装置を製造する。

なお、光電気化学エッチング工程でｎ型ＳｉＣ層２を溶解除去すると、露出した下側コンタクト層４０の表面が粗化され、複数の尖形突起が形成される。このため、化合物半導体装置の断面を観察すると、下側コンタクト層４０のｐ電極６２側の面は、図１６に示すような鋸形状を有している。このような複数の尖形突起により、下側コンタクト層４０とｐ電極６２との密着性を向上させることができる。また、尖形突起を備えることで下側コンタクト層４０とｐ電極６２との界面の抵抗が小さくなるため、オーミックコンタクト性も向上する。
（第四の実施形態）
第四の実施形態における化合物半導体装置の製造方法について、図１、図６、図１６、図２０乃至図２３を参照して説明する。本実施形態の化合物半導体装置は、半導体レーザとして用いることができる。

まず、第一の実施形態における図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、ｐ型ＳｉＣ基板１上にｎ型ＳｉＣ層２を形成するまでの処理を行う。

次に、図２０（ａ）に示すように、ｎ型ＳｉＣ層２上に化合物半導体層３を形成する。化合物半導体層３の形成には、ｎ型ＳｉＣ層２上に、金属窒化物層として、例えば厚さ２〜３０ｎｍのノンドープＡｌＮ層５０を形成する。なお、ノンドープＡｌＮ層５０とは、意図的に不純物のドーピングを行っていないＡｌＮ層である。

続いて、ノンドープＡｌＮ層５０上に、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、下側コンタクト層５１、超格子５２、光ガイド層５３、クラッド層５４、多重量子井戸活性層５５、光ガイド層５６、超格子５７、上側コンタクト層５８を順次積層させる。下側コンタクト層５１としては、例えば厚さ８μｍのｎ型ＧａＮ、超格子５２としては、例えば厚さ０．１μｍのｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子を用いることができる。光ガイド層５３としては、例えば厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ、クラッド層５４としては、例えば厚さ１０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮを用いることができる。多重量子井戸活性層５５としては、例えば厚さ５０ｎｍのＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸活性層、光ガイド層５６としては、例えば厚さ２０ｎｍのｐ型ＧａＮを用いることができる。超格子５７としては、例えば厚さ０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子、上側コンタクト層５８としては、例えば厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ層５８を用いることができる。

なお、本実施形態における化合物半導体層３とは、下側コンタクト層５１から上側コンタクト層５８までの層を示している。

続いて、図２０（ｂ）に示すように、レジストマスク７ｂを用いたドライエッチングにより、ノンドープＡｌＮ層５０および化合物半導体層３の、化合物半導体装置の外周に相当する領域を除去し、ｎ型ＳｉＣ層２の上面を底面とする溝部１２ｄを形成する。

その後、図２０（ｃ）に示すように、溝部１２ｄに、ＨＦ溶液耐性を有する絶縁層１３を充填し、上側コンタクト層５８の上面と同一平面になるように平坦化する。

続いて、図２１（ａ）に示すように、上側コンタクト層５８および絶縁層１３上に、例えばスパッタ法により厚さ２００ｎｍのＮｉ膜、厚さ３００ｎｍのＡｕ膜を順次積層し、ｐ電極６２を形成する。その後、窒素雰囲気中にて、例えば６００℃で熱処理を行い、ｐ電極６２のオーミックコンタクトを確立する。

その後、図２１（ｂ）に示すように、ｐ電極６２上に、導電層１５として、例えば１００μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さのＴｉ層をめっき法により形成する。

次に、図２１（ｃ）に示すように、光電気化学エッチングによりｎ型ＳｉＣ層２を選択的に溶解除去し、ｐ型ＳｉＣ基板１から化合物半導体層３を分離する。光電気化学エッチングで使用する装置としては、例えば図６に示す装置を用いることができる。化合物半導体層３の最下面はエッチング耐性を有するノンドープＡｌＮ層５０で覆われているため、化合物半導体層３が下面からエッチングされるのを防止することができる。分離した後のｐ型ＳｉＣ基板１は、ノンドープＡｌＮ層５０と接していた表面をＣＭＰ法などにより研磨し、平坦にすることにより再利用することができる。

続いて、図２２（ａ）に示すように、分離により露出した絶縁層１３およびノンドープＡｌＮ層５０の下面に、支持基板２４として、例えば１００μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さのＳｉ層を形成する。

その後、図２２（ｂ）に示すように、導電層１５とｐ電極６２の一部を、硫酸と過酸化水素水の混合溶液によるエッチングとイオンミリングを併用して除去し、化合物半導体層３の上面の一部を露出させる。

続いて、図２３（ａ）に示すように、ドライエッチングにより、露出した化合物半導体層３の一部をさらにエッチングして凹部６３を形成し、下側コンタクト層５１の一部を露出させる。ここで、露出した下側コンタクト層５１は、下側コンタクト層５１の途中までエッチングすることによって表出した表面である。

その後、図２３（ｂ）に示すように、凹部６３内の、露出した下側コンタクト層５１の表面にＴｉ，Ａｌを順次積層し、ｎ電極６１を形成する。このようにして、本実施形態の化合物半導体装置を製造する。

なお、光電気化学エッチング工程でｎ型ＳｉＣ層２を溶解除去すると、露出したノンドープＡｌＮ層５０の表面が粗化され、複数の尖形突起が形成される。このため、化合物半導体装置の断面を観察すると、ノンドープＡｌＮ層５０の支持基板２４側の面は、図１６に示すような鋸形状を有している。このような複数の尖形の突起により、ノンドープＡｌＮ層５０と支持基板２４との密着性を向上させることができる。
（第五の実施形態）
第五の実施形態における化合物半導体装置の製造方法について、図１、図２および図２４乃至図２９を参照して説明する。

まず、第一の実施形態における図１（ａ）乃至図２（ｂ）に示すように、ｐ型ＳｉＣ基板１上にｎ型ＡｌＧａＮ層１１を形成するまでの処理を行う。なお、本実施形態においては、ｎ型ＧａＮ層５からｎ型ＡｌＧａＮ層１１までの層を化合物半導体層３とする。

次に、図２４（ａ）に示すように、ｐ型ＳｉＣ基板１の下面に、透明導電膜６４として、例えば厚さ１００ｎｍのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ法により形成する。透明導電膜６４の材料としては、バンドギャップが３．５ｅＶ以上で、ＵＶ透過率が９５％以上の材料が好ましい。

続いて、図２４（ｂ）に示すように、レジストマスク７ｂを用いたドライエッチングにより、ＡｌＮ層４および化合物半導体層３の、化合物半導体装置の外周に相当する領域を除去し、ｎ型ＳｉＣ層２の上面を底面とする溝部１２ｅを形成する。

続いて、図２４（ｃ）に示すように、溝部１２ｅに、ＨＦ溶液耐性を有する絶縁層１３として、例えば感光性ポリイミドなどの感光性レジストを充填し、同時にｎ型ＡｌＧａＮ層１１の上面も被覆する。絶縁層１３として感光性レジストを用いると、後述するように、絶縁層１３の上に形成した支持基板２４の除去を、エッチング法を用いずに行うことができる。

その後、図２５（ａ）に示すように、絶縁層１３上に、支持基板２４として、例えば１００μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さのＳｉ層を形成する。支持基板２４としては、ＨＦ溶液耐性を有する材料が好ましく、Ｓｉ層の他に、例えば多結晶ＳｉＣ層を用いることもできる。

次に、図２５（ｂ）に示すように、光電気化学エッチングによりｎ型ＳｉＣ層２を選択的に溶解除去し、ｐ型ＳｉＣ基板１から化合物半導体層３を分離する。

ここで、第五の実施形態における光電気化学エッチングについて、図２６を参照して説明する。

図２６は、第五の実施形態における、光電気化学エッチング時の断面模式図である。透明導電膜６４は配線３１に接続されており、透明導電膜６４及び配線３１の表面に、例えばスプレーコートにより、薬液耐性を有する図示しないレジストが被覆されている。透明導電膜６４を介して、陽極３２と製造途中の化合物半導体装置３０とが接続されており、陰極３３には白金３４が接続されている。

本実施形態によれば、透明導電膜６４に配線３１を接続しても、透明導電膜６４が光を照射する際の障害とならないため、化合物半導体層３側だけでなくｐ型ＳｉＣ基板１側にも配線３１を接続できるようになる。これにより、化合物半導体装置の構成や光電気化学エッチングに用いる装置の構成の選択肢を広げることができる。

化合物半導体層３はエッチング耐性を有するＡｌＮ層４および絶縁層１３で覆われているため、化合物半導体層３がエッチングされるのを防止することができる。分離した後のｐ型ＳｉＣ基板１は、塩酸などを用いて透明導電膜６４を除去した後、ｐ型ＳｉＣ基板１の両面を研磨することにより再利用することができる。

続いて、図２５（ｃ）に示すように、ＡｌＮ層４を、例えばドライエッチングにより除去する。

続いて、図２７（ａ）に示すように、絶縁層１３およびｎ型ＧａＮ層５の下面に、例えばスパッタ法によってＴｉ，Ａｌを順次積層し、ドレイン電極１６を形成する。その後、窒素雰囲気中にて、例えば６００℃で熱処理を行い、ドレイン電極１６のオーミックコンタクトを確立する。

続いて、図２７（ｂ）に示すように、ドレイン電極１６の表面に、金属層１７として、例えば１００μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さのＣｕ層を、めっき法により形成する。

その後、図２７（ｃ）に示すように、支持基板２４および絶縁層１３を除去し、ドレイン電極１６の上面の一部を露出させる。支持基板２４の除去は、絶縁層１３として感光性レジストを用いた場合、感光性レジスト用の現像液を用いて行うことができる。すなわち、絶縁層１３を溶解させることで、支持基板２４を化合物半導体装置３から分離させることができる。

次に、化合物半導体装置の電極を形成する。

まず、図２８（ａ）に示すように、溝部１２ｅおよびｎ型ＡｌＧａＮ層１１上に、パッシベーション膜１８として、例えばＳｉＮ膜をＣＶＤ法により形成し、化合物半導体層３を再び被覆する。パッシベーション膜１８を形成した後、必要に応じてＣＭＰなどの方法により上面を平坦化する。

続いて、図２８（ｂ）に示すように、レジストマスク７ｃを用いたドライエッチングにより、パッシベーション膜１８の、ソース電極に相当する領域を除去し、ｎ型ＡｌＧａＮ層１１の上面を底面とするパッシベーション膜開口部１９ａを設ける。

続いて、図２８（ｃ）に示すように、例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いて、パッシベーション膜開口部１９ａの底面からＴｉ，Ａｌを順次積層し、ソース電極２０を形成する。その後、窒素雰囲気中にて、例えば６００℃で熱処理を行い、ソース電極２０のオーミックコンタクトを確立する。

次に、図２９（ａ）に示すように、レジストマスク７ｄを用いたドライエッチングにより、パッシベーション膜１８の、ゲート電極に相当する領域を除去し、ｎ型ＡｌＧａＮ層１１の上面を底面とするパッシベーション膜開口部１９ｂを設ける。

続いて、図２９（ｂ）に示すように、例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いて、パッシベーション膜開口部１９ｂの底面からＮｉ，Ａｕを順次積層し、ゲート電極２１を形成する。このようにして、本実施形態の化合物半導体装置を製造する。

なお。本実施形態ではＳｉＮ膜の溝部１２ｅへの充填を光電気化学エッチング工程の後に行ったが、光電気化学エッチング工程の前に、感光性レジストを用いる代わりにＳｉＮを用いて溝部１２ｅへの充填を行うこともできる。

製造方法としては、例えば溝部１２ｅおよびｎ型ＡｌＧａＮ層１１上にＳｉＮ膜を形成した後、ＳｉＮ膜上に支持基板２４を形成する。続いて、光電気化学エッチングによりｎ型ＳｉＣ層２を選択的に溶解除去し、ｐ型ＳｉＣ基板１から化合物半導体層３を分離する。その後、支持基板２４を、例えば研磨、または硝酸とＨＦを含む混合液を用いたエッチングにより除去した後、化合物半導体装置の電極を形成する。

上述の製造方法によれば、絶縁層１３を除去する工程が不要となり、溝部１２ｅへの充填と化合物半導体装置上のパッシベーション膜の形成とを１回の工程で行うことができる。
（第六の実施形態）
第六の実施形態における、化合物半導体装置の製造方法について、図１乃至図３、図５、図８乃至図１０、図１６、および図３０乃至図３２を参照して説明する。

まず、第一の実施形態における図１（ａ）乃至図３（ｃ）に示すように、ｐ型ＳｉＣ基板１上に導電層１５を形成するまでの処理を行い、図３０（ａ）に示す構成を得る。ただし、本実施形態では、化合物半導体層３を形成する際にＡｌＮ層４の形成は行わず、ｐ型ＳｉＣ基板１上にｎ型ＧａＮ層５を形成している。なお、本実施形態においては、ｎ型ＧａＮ層５からｎ型ＡｌＧａＮ層１１までの層を化合物半導体層３とする。

次に、図３０（ｂ）に示すように、光電気化学エッチングによりｎ型ＳｉＣ層２を選択的に溶解除去し、ｐ型ＳｉＣ基板１から化合物半導体層３を分離する。

ここで、第六の実施形態における光電気化学エッチングについて、図３１および図３２を参照して説明する。

図３１は、第六の実施形態における、光電気化学エッチング時の断面模式図である。本実施形態では、ｎ型ＳｉＣ層２のみを選択的に溶解除去できるエネルギーを有する光を照射するために、光学フィルタ３７を用いている。光学フィルタ３７は、特定の波長（エネルギー）範囲の光のみを透過し、それ以外の光を透過しない光学素子である。光学フィルタ３７の構成としては、例えばガラスに光を吸収する物質を混ぜて作製されたフィルタ、またはガラスの表面に光学薄膜を成膜して作製されたフィルタを使用することができる。

図３２は、ｎ型ＳｉＣ層２とｎ型ＧａＮ層５との接合界面におけるエネルギーバンド図である。図３２（ａ）は、光が照射されて電子および正孔が生成された状態、図３２（ｂ）は、生成された電子および正孔の、接合界面での動きを示している。

例えば３６５ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の波長を持つ光が照射された場合、照射された光のエネルギーはｎ型ＳｉＣ層２のバンドギャップよりも大きく、ｎ型ＧａＮ層５のバンドギャップよりも小さい。このため、図３２（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＮ層５側では電子の励起は起こらず、ｎ型ＳｉＣ層２側のみにおいて電子が励起され、電子と正孔のペアが生成される。

また、ｎ型ＳｉＣ層２とｎ型ＧａＮ層５とが接合された状態では、ｎ型ＳｉＣ層２の伝導帯および価電子帯は、ｎ型ＧａＮ層５の伝導帯および価電子帯よりもエネルギーが高い位置にある。このため、図３２（ｂ）に示すように、ｎ型ＳｉＣ層２側で励起された電子はｎ型ＧａＮ層５側に移動することができるが、正孔はｎ型ＧａＮ層５側に移動することができない。よって、ｎ型ＧａＮ層５は溶解されにくく、ｎ型ＳｉＣ層２のみを選択的に溶解させることができる。

このように、光学フィルタ３７を用いてｎ型ＧａＮ層５が溶解されにくい特定のエネルギー範囲の光を照射することにより、ＡｌＮ層４、ｐ型ＧａＮ層４０、ノンドープＡｌＮ層５０などの、化合物半導体層３を保護するための部材が不要となる。そして、部材コストの低減、および製造工程数の低減を図ることができる。分離した後のｐ型ＳｉＣ基板１は、ｎ型ＳｉＣ層２と接していた表面をＣＭＰ法などにより研磨し、平坦化することにより再利用することができる。

本実施形態における光電気化学エッチング以降は、第一の実施形態における図５（ｃ）および図８（ａ）乃至図１０（ｃ）に示すように処理を行い、図３０（ｃ）の構成を得ることができる。

続いて図３０（ｃ）に示すように、化合物半導体層３の下面では、ドレイン電極１６および金属層１７を順次形成する。化合物半導体層３の上面では、金属被膜１４および導電層１５を除去した後、化合物半導体層３の両側にソース電極２０を形成する。その後、パッシベーション膜を介して該ソース電極と離間するようにゲート電極２１を形成する。このようにして、本実施形態の化合物半導体装置を製造する。

なお、光電気化学エッチング工程でｎ型ＳｉＣ層２を溶解除去すると、露出したｎ型ＧａＮ層５の表面が粗化され、複数の尖形突起が形成される。このため、化合物半導体装置の断面を観察すると、ｎ型ＧａＮ層５のドレイン電極１６側の面は、図１６に示すような鋸形状を有している。このような複数の尖形の突起により、ｎ型ＧａＮ層５とドレイン電極１６との密着性を向上させることができる。また、尖形突起を備えることでｎ型ＧａＮ層５とドレイン電極１６との界面の抵抗が小さくなるため、オーミックコンタクト性も向上する。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、図６、図２６、図３１に示す装置を用いた光電気化学エッチング方法は、それぞれ上述の第一の実施形態、第五の実施形態、第六の実施形態に限られたものではなく、他の様々な実施形態にも用いることができる。

１ ｐ型ＳｉＣ基板
２ ｎ型ＳｉＣ層
３ 化合物半導体層
４ ＡｌＮ層
５ ｎ型ＧａＮ層
１３ 絶縁層
１６ ドレイン電極
１７ 金属層
１８ パッシベーション膜
１９ パッシベーション開口部
２０ ソース電極
２１ ゲート電極
２４ 支持基板
３８ 電解液
４０ 下側コンタクト層
５０ ノンドープＡｌＮ層
５１ 下側コンタクト層
５８ 上側コンタクト層
６１ ｎ電極
６２ ｐ電極

Claims (7)

1. 基板上に、Ｓｉ炭化物層を形成する工程と、
   前記Ｓｉ炭化物層上に、化合物半導体層を形成する工程と、
   少なくとも前記Ｓｉ炭化物層に、前記Ｓｉ炭化物のバンドギャップよりも高いエネルギーを有する光を照射しながら、前記Ｓｉ炭化物層を選択的に溶解除去し、前記基板と前記化合物半導体層とを分離する工程と
   を含むことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
2. 前記基板と前記化合物半導体層とを分離する工程は、少なくとも前記Ｓｉ炭化物層に、電圧を印加する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の化合物半導体装置の製造方法。
3. 前記溶解除去は、ＨＦまたはＫＯＨのいずれかを含む電解液中で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の化合物半導体装置の製造方法。
4. 前記Ｓｉ炭化物のバンドギャップよりも高いエネルギーを有する光は、前記化合物半導体のバンドギャップよりも低いエネルギーを有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
5. 基板上に配置された金属窒化物層と、
   前記金属窒化物層上に形成された化合物半導体層と、
   前記化合物半導体層と電気的に接続された電極と
   を有し、
   前記金属窒化物層の前記基板側の面は、複数の尖形突起を含むことを特徴とする化合物半導体装置。
6. 第１の電極上に配置された金属窒化物層と、
   前記金属窒化物層上に形成された化合物半導体層と、
   前記化合物半導体層と電気的に接続された第２の電極と
   を有し、
   前記金属窒化物層の前記第１の電極側の面は、複数の尖形突起を含むことを特徴とする化合物半導体装置。
7. 前記金属窒化物層は、ＡｌＮまたはＧａＮのいずれかを含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の化合物半導体装置。
   
   

Images