JP2011097065A - Nitride semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device fabricated by a nitride semiconductor device fabricating method, capable of decreasing steps for polishing, cutting, etc., when element units manufactured on a substrate in a wafer process are chip-separated, and can repeatedly use the substrate. <P>SOLUTION: A nitride semiconductor defect position control substrate S is used such that the position of a defect gathering region H where defects having a slow crystal growing speed forming a closed curve gather and the position of a low-defect region ZY having a fast crystal growing speed are predetermined. A nitride semiconductor layer (upper layer part B) is epitaxially grown on a gallium nitride substrate so that the inside of the device may be in the low-defect region ZY and a border may be in the defect gathering region H. The defect position control substrate S and the grown layer (upper layer part B) are separated in an up-down direction and in a lateral direction simultaneously by a laser irradiation or mechanical means, and the substrate is repeatedly used. The fabricated device has an end surface formed of a facet by the growth. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は少ない工程数で欠陥密度の低い良好な窒化物半導体デバイスを製造する方法とその方法によって製造された窒化物半導体デバイスに関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a good nitride semiconductor device having a low defect density with a small number of steps and a nitride semiconductor device manufactured by the method.

特許文献1は窒化物半導体と異なる好ましくは3mm以上の厚さの下地基板(サファイヤ)の上に0.3μm以下のInGaNバッファ層と100μm以上の厚みのGaN結晶を成長させ、下地基板を研磨によって除去し、GaNの基板を得、GaN基板を研磨して平坦にしその上に窒化物半導体の薄膜を積層してLDを作製する方法を述べている。 In Patent Document 1, an InGaN buffer layer having a thickness of 0.3 μm or less and a GaN crystal having a thickness of 100 μm or more are grown on a base substrate (sapphire) having a thickness of 3 mm or more, which is different from a nitride semiconductor, and the base substrate is polished by polishing. A method is described in which an LD is manufactured by removing a GaN substrate, polishing and flattening the GaN substrate, and laminating a nitride semiconductor thin film thereon.

これはサファイヤ(Al)、スピネル(MgAl)など異種の厚い下地基板の上にバッファ層を介して厚いGaNの膜を作り、サファイヤ下地基板を研磨で除去しGaNの独立基板を得てから、GaNバッファ層、クラック防止層、n側クラッド層、n側光ガイド層、活性層、p側キャップ層、p側光ガイド層、p側クラッド層、p側コンタクト層などの窒化物半導体薄膜を積層したエピタキシャル基板を作製する。p側の側辺をエッチング除去してリッジ型とし、n側電極、p側電極を形成する。それは多数のデバイスが形成された基板であるから、境界線に沿って機械的手段によって切り出して個々のチップに分離する。これは2回の研磨と一回の機械的素子分離の工程が必要である。 In this method, a thick GaN film is formed on a different kind of underlying substrate such as sapphire (Al 2 O 3 ), spinel (MgAl 2 O 4 ) through a buffer layer, and the sapphire underlying substrate is removed by polishing to separate the GaN independent substrate. GaN buffer layer, crack prevention layer, n-side cladding layer, n-side light guide layer, active layer, p-side cap layer, p-side light guide layer, p-side cladding layer, p-side contact layer, etc. An epitaxial substrate having a stacked semiconductor thin film is produced. The p-side is etched away to form a ridge type, and an n-side electrode and a p-side electrode are formed. Since it is a substrate on which a large number of devices are formed, it is cut out along a boundary line by mechanical means and separated into individual chips. This requires two polishing steps and one mechanical element separation step.

特許文献2は酸化物基板(サファイヤ)の上にGaNの結晶を成長させ、酸化物基板を除去して、GaNの結晶基板を得て、その上にGaNの結晶をさらに成長させ十分な厚さのGaN結晶を作りその表面を平滑に研磨してGaNのウエハ−を得るというGaN基板の製造方法を述べている。これはサファイヤ基板の除去のための研磨と、GaN結晶の研磨と2度も研磨しなければならない。こうして得られたGaN基板にp型、n型のInGaN、AlGaN、GaN薄膜を成長させデバイスを作った場合、機械的手段でGaN基板を切りチップ分離して個々別々の素子にしなければならない。次の特許文献3、4は窒化物半導体デバイスの作製手法と直接の関係はない。だから本発明に最も近い先行技術ではない。しかし本発明で重要な役割をするので予め説明する。   In Patent Document 2, a GaN crystal is grown on an oxide substrate (sapphire), the oxide substrate is removed to obtain a GaN crystal substrate, and a GaN crystal is further grown thereon to obtain a sufficient thickness. Describes a method of manufacturing a GaN substrate, in which a GaN wafer is obtained by polishing the surface of the GaN crystal smoothly to obtain a GaN wafer. This must be done twice: polishing to remove the sapphire substrate and polishing the GaN crystal. When a p-type, n-type InGaN, AlGaN, or GaN thin film is grown on the GaN substrate thus obtained to produce a device, the GaN substrate must be cut by mechanical means and separated into individual elements. The following Patent Documents 3 and 4 are not directly related to the nitride semiconductor device fabrication method. Therefore, it is not the closest prior art to the present invention. However, since it plays an important role in the present invention, it will be described in advance.

特許文献3は本出願人による窒化ガリウム基板の新規な製造方法を述べている。本発明で重要な役割をする基板を製造する基礎の技術となるので挙げた。図1〜図10によって説明する。図1のように下地基板(GaAs、SiC、サファイヤ、スピネル単結晶)USの上に孤立した点状(ドット状)のマスクM(SiO、SiN、W、Ptなど)を付けておく。縦断面図では図7に示すような状態である。その上に窒化ガリウムを気相成長させる。マスクM上は成長しにくく成長が遅れ、穴になる。そのようにして図2、図3のようにマスクMの上にファセットFよりなる穴(ピット)を作り出す。 Patent Document 3 describes a novel method for manufacturing a gallium nitride substrate by the present applicant. They are listed because they are the basic technology for manufacturing substrates that play an important role in the present invention. This will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, an isolated dot-like (dot-like) mask M (SiO 2 , SiN, W, Pt, etc.) is attached on a base substrate (GaAs, SiC, sapphire, spinel single crystal) US. In the longitudinal sectional view, the state is as shown in FIG. Then, gallium nitride is vapor-phase grown. It is difficult to grow on the mask M, and the growth is delayed, resulting in a hole. In this way, holes (pits) made of facets F are created on the mask M as shown in FIGS.

縦断面図では図8のようになる。ファセットFは6角錐、12角錐ピットを形成する。ここでは簡単のため6角錐のファセットFよりなるファセットピットを示す。マスク以外ではピットはできない。図2、図3のように成長条件を調節しマスクM上のファセットを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させる。図2、図3は角錐のファセットの方位が違う。下地基板とマスク配置を決めれば図2、3の何れの方位のファセットピットも生成することができる。転位Dは成長面と直角に伸びるから内向きに転位Dが移動しファセットピット底へ転位Dが集中する。ピット底の部分に転位Dを捕獲する。縦断面図では図9のような状態になる。マスクM上位置にできる転位が集中した部分を欠陥集合領域Hと呼ぶ。   FIG. 8 is a longitudinal sectional view. Facet F forms hexagonal pyramid and 12 pyramid pits. Here, for the sake of simplicity, a facet pit including a facet F of a hexagonal pyramid is shown. You can not pit other than the mask. The gallium nitride crystal is grown while adjusting the growth conditions and maintaining the facets on the mask M as shown in FIGS. 2 and 3 differ in the orientation of the facets of the pyramid. If the base substrate and the mask arrangement are determined, facet pits in any direction of FIGS. 2 and 3 can be generated. Since the dislocation D extends at right angles to the growth surface, the dislocation D moves inward, and the dislocation D concentrates on the bottom of the facet pit. Dislocation D is captured at the bottom of the pit. In the longitudinal sectional view, the state is as shown in FIG. A portion where dislocations concentrated on the position on the mask M is called a defect gathering region H.

その他の部分は転位が減って低転位の単結晶となる。ファセットFの直下の部分は低欠陥単結晶領域Zとなる。ここは単結晶低転位で伝導度が高い。ファセットで覆いきれないでC面が存在しつつ成長したときC面の直下に成長した部分はC面成長領域Yと呼び単結晶低転位で伝導度は低い。マスクMの上も欠陥集合領域Hで覆われる。図4のようなファセットピットが隣接し合うようになって成長を続ける。   In other parts, dislocations are reduced and single crystals with low dislocations are formed. The portion immediately below the facet F becomes a low defect single crystal region Z. This is a single crystal low dislocation and high conductivity. When the C-plane is grown without being covered by the facet, the portion grown immediately below the C-plane is called a C-plane growth region Y and has low single crystal dislocations and low conductivity. The mask M is also covered with the defect gathering region H. The facet pits as shown in FIG.

結晶がかなりの厚さになったら上面を研磨してファセットピットを除去し、下地基板を研削、エッチングなどで除去して窒化ガリウムの自立基板を得る。それが図5に示すものである。縦断面図では図10のようになる。この窒化ガリウム基板は、H、Z、Yよりなる。透明なので肉眼では区別が分からない。CL(カソードルミネセンス)によって区別が分かる。この成長法はマスクの配列と欠陥集合領域Hの配列がドット状なのでドット型と呼びその他のものと区別する。欠陥集合領域Hは孤立点であり閉曲線をなさない。   When the crystal becomes quite thick, the upper surface is polished to remove facet pits, and the underlying substrate is removed by grinding, etching, or the like to obtain a gallium nitride free-standing substrate. This is shown in FIG. FIG. 10 is a longitudinal sectional view. This gallium nitride substrate is made of H, Z, and Y. Since it is transparent, it cannot be distinguished with the naked eye. A distinction can be seen by CL (cathodoluminescence). This growth method is called a dot type because the mask arrangement and the defect collection region H arrangement are dot-like, and are distinguished from other types. The defect accumulation region H is an isolated point and does not form a closed curve.

低欠陥単結晶領域ZとC面成長領域Yは何れも低転位の単結晶(共通の結晶方位を持つ)であるから、本発明では両者を含めて低欠陥領域ZYということにする。またC面成長領域Yがない場合は、自立基板として図6に示すような欠陥集合領域Hと低欠陥単結晶領域Zとのみからなる窒化ガリウム基板を得る。この場合は低欠陥単結晶領域Zを低欠陥領域ZYということになる。   Since both the low-defect single crystal region Z and the C-plane growth region Y are low-dislocation single crystals (having a common crystal orientation), they are referred to as the low-defect region ZY including both of them. When there is no C-plane growth region Y, a gallium nitride substrate consisting only of a defect assembly region H and a low defect single crystal region Z as shown in FIG. In this case, the low defect single crystal region Z is referred to as a low defect region ZY.

特許文献4は本出願人による窒化ガリウム基板の新規な製造方法を述べている。下地基板の上に平行線状(ストライプ状)のマスクMを付けておき(図11)その上に窒化ガリウムを気相成長させる。マスクMの上は成長しにくい。マスクMの上にファセットF、Fが対向するファセット溝を作り出しマスクM上のファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによりファセット溝の底へ転位を集中捕獲する。   Patent Document 4 describes a novel method for manufacturing a gallium nitride substrate by the present applicant. A parallel line (striped) mask M is attached on the base substrate (FIG. 11), and gallium nitride is vapor-phase grown thereon. It is difficult to grow on the mask M. Dislocations are concentrated and captured at the bottom of the facet grooves by creating facet grooves facing the facets F and F on the mask M and growing a gallium nitride crystal while maintaining the facets F on the mask M.

図12にそのような状態を示す。成長が進むとマスクMの上が転位の集中した結晶によって覆われる。マスク位置にできる転位が集中した部分を欠陥集合領域Hと呼ぶ。その他の部分は転位が減って低転位の単結晶となる。平行なファセットF、F直下の部分は低欠陥単結晶領域Zと呼び伝導度が高い。ファセットFで覆いきれないでC面が存在しつつ成長したときC面の直下に成長した部分はC面成長領域Yと呼び伝導度は低い。ある程度の厚みになると表面のファセット面を研磨などで平坦にし、下地基板を除去して窒化ガリウムだけの自立基板とする。   FIG. 12 shows such a state. As the growth proceeds, the top of the mask M is covered with crystals with concentrated dislocations. A portion where dislocations concentrated at the mask position is called a defect assembly region H. In other parts, dislocations are reduced and single crystals with low dislocations are formed. The portion immediately below the facets F and F in parallel is called a low defect single crystal region Z and has high conductivity. When the C-plane is grown without being covered by the facet F, the portion grown immediately below the C-plane is called a C-plane growth region Y and has a low conductivity. When the thickness reaches a certain level, the facet surface is flattened by polishing or the like, and the base substrate is removed to form a self-supporting substrate made of only gallium nitride.

図13、図14はそれを示す。図13はC面成長領域Yがある場合のものである。図14はC面成長領域Yがない場合のものである。ファセットFの大きさを制御してC面成長領域Yを発生させたりなくしたりできる。この成長法はマスクの配列と欠陥集合領域Hの配列が平行線状なのでストライプ型と呼びその他のものと区別する。欠陥集合領域Hは孤立平行線であり開直線である。本発明のように閉曲線をなさない。   FIG. 13 and FIG. 14 show this. FIG. 13 shows the case where the C-plane growth region Y is present. FIG. 14 shows the case where there is no C-plane growth region Y. The size of the facet F can be controlled to generate or eliminate the C-plane growth region Y. This growth method is called a stripe type and is distinguished from the others because the arrangement of the mask and the arrangement of the defect collecting regions H are parallel lines. The defect accumulation region H is an isolated parallel line and an open straight line. The closed curve is not made as in the present invention.

低欠陥単結晶領域ZとC面成長領域Yは何れも低転位の単結晶(共通の結晶方位を持つ)であるから、本発明ではZとYの両者を含めて低欠陥領域ZYということにする。ドット型の欠陥集合領域Hは孤立点で閉曲線でない。ストライプ型の欠陥集合領域Hも開直線であり閉曲線でない。ドット型もストライプ型も孤立点か開曲線の欠陥集合領域Hを持ち本発明を適用する基板にならない。しかし、本発明の基板製造技術の基礎となるので説明した。   Since both the low defect single crystal region Z and the C-plane growth region Y are low dislocation single crystals (having a common crystal orientation), in the present invention, both the Z and Y are referred to as the low defect region ZY. To do. The dot-type defect accumulation region H is an isolated point and not a closed curve. The stripe-type defect accumulation region H is also an open line and not a closed curve. Neither the dot type nor the stripe type has a defect gathering region H having an isolated point or an open curve, and cannot be a substrate to which the present invention is applied. However, it has been described because it is the basis of the substrate manufacturing technology of the present invention.

特開2002−261014「窒化物半導体素子の製造方法」JP 2002-261014 “Method of manufacturing nitride semiconductor device”

特開平11−001399「窒化ガリウム半導体単結晶基板の製造方法並びにその基板を用いた窒化ガリウムダイオード」JP-A-11-001399 “Gallium nitride semiconductor single crystal substrate manufacturing method and gallium nitride diode using the substrate”

特開2003−165799(特願2001−284324、特願2002−230925)「単結晶窒化ガリウム基板およびその成長方法並びにその製造方法」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-165799 (Japanese Patent Application Nos. 2001-284324 and 2002-230925) “Single Crystal Gallium Nitride Substrate, Growth Method, and Manufacturing Method”

特開2003−183100(特願2001ー311018、特願2002−269387)「単結晶窒化ガリウム基板と単結晶窒化ガリウムの結晶成長方法および単結晶窒化ガリウム基板の製造方法」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-183100 (Japanese Patent Application Nos. 2001-311018 and 2002-269387) “Single Crystal Gallium Nitride Substrate, Single Crystal Gallium Nitride Crystal Growth Method, and Single Crystal Gallium Nitride Substrate Manufacturing Method”

研磨、切断などの工程数を減らすことのできる窒化物半導体デバイス作製方法を提供することが本発明の第1の目的である。欠陥密度の低い半導体層を有する窒化物半導体デバイスを与えることが本発明の第2の目的である。繰り返し基板を用いることができて高価な窒化物半導体基板の消費を削減できる窒化物半導体デバイスの製造方法を提供することが本発明の第3の目的である。   It is a first object of the present invention to provide a nitride semiconductor device manufacturing method capable of reducing the number of steps such as polishing and cutting. It is a second object of the present invention to provide a nitride semiconductor device having a semiconductor layer with a low defect density. It is a third object of the present invention to provide a method of manufacturing a nitride semiconductor device that can repeatedly use a substrate and reduce the consumption of an expensive nitride semiconductor substrate.

閉曲線をなす結晶成長速度の遅い欠陥の集合した欠陥集合領域Hと結晶成長速度の速い低欠陥領域ZYの位置が予め決まっている窒化物半導体欠陥位置制御基板S(AlInGa1ーx−yN:0≦x≦1、0≦y≦1)を用い、低欠陥領域ZYにデバイスの内部が、欠陥集合領域Hに境界線が来るように窒化ガリウム基板の上に窒化物半導体層(上層部B)をエピタキシャル成長させ、レーザ照射或いは機械的手段で欠陥位置制御基板Sと成長層(上層部B)を分離する。上層部Bの欠陥集合領域Hの上に成長した部分は薄いので自然に切れて、個々のチップに分離される。つまり上下分離と水平分離が同時的になされる。欠陥位置制御基板Sは繰り返し使用する。「結晶成長速度が速い」或いは「結晶成長速度が遅い」というのはその上に窒化物半導体の薄膜を成長させたときに成長速度が速いとか遅いという意味である。それ自体が成長するときに成長速度が遅いとか速いということではない。 A nitride semiconductor defect position control substrate S (Al x In y Ga 1-x) in which the positions of a defect assembly region H in which defects having a slow crystal growth rate form a closed curve and a low defect region ZY in which the crystal growth rate is high are predetermined are predetermined. -Y N: 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), and the nitride semiconductor layer is formed on the gallium nitride substrate so that the inside of the device is in the low defect region ZY and the boundary line is in the defect assembly region H The (upper layer portion B) is epitaxially grown, and the defect position control substrate S and the growth layer (upper layer portion B) are separated by laser irradiation or mechanical means. Since the portion grown on the defect gathering region H of the upper layer portion B is thin, it is naturally cut and separated into individual chips. That is, vertical separation and horizontal separation are performed simultaneously. The defect position control substrate S is repeatedly used. “The crystal growth rate is fast” or “the crystal growth rate is slow” means that the growth rate is fast or slow when a nitride semiconductor thin film is grown thereon. It does not mean that the growth rate is slow or fast.

「結晶成長速度の遅い欠陥の集合した閉曲線をなす欠陥集合領域と結晶成長速度の速い低欠陥の領域の位置が予め決まっている基板」というのは冗長である。だから簡単に「欠陥位置制御基板」と呼び記号Sで表すことにする。これは前記の特許文献3、4の呈示した方法によって作られる。欠陥領域というのは欠陥集合領域Hに対応し、低欠陥領域というのは低欠陥領域ZYに対応する。欠陥位置制御基板Sといっても欠陥の集合した領域の位置だけがハッキリしているのではなく欠陥の少ない領域の位置もハッキリしているということである。しかも欠陥集合領域では窒化物半導体結晶(GaN、InGaN、AlGaN、InN、AlN、AlInGaN)の成長が遅くて、低欠陥領域では窒化物半導体結晶の成長が速いという性質がある。   It is redundant to say that “the substrate in which the positions of a defect assembly region forming a closed curve in which defects with a slow crystal growth rate are aggregated and a low defect region with a high crystal growth rate is determined in advance” is determined. Therefore, it is simply referred to as a “defect position control board” by the symbol S. This is made by the method presented in Patent Documents 3 and 4 mentioned above. The defect area corresponds to the defect gathering area H, and the low defect area corresponds to the low defect area ZY. Even if it is called the defect position control board | substrate S, it means that not only the position of the area | region where the defect gathered is clear but the position of the area | region with few defects is also clear. Moreover, the growth of nitride semiconductor crystals (GaN, InGaN, AlGaN, InN, AlN, AlInGaN) is slow in the defect assembly region, and the growth of nitride semiconductor crystals is fast in the low defect region.

さらに欠陥集合領域Hが閉曲線(Closed Loop)をなすということが重要である。閉曲線というのは曲線上の任意の一点から出発し曲線に沿って移動する動点が有限の長さを移動したあと必ず元の位置へ帰って来るような曲線をいう。閉曲線の欠陥集合領域Hが低欠陥領域ZYを囲んでいる。低欠陥領域ZYが閉曲線で囲まれ孤立した形状になりデバイスの固有の形状と合致させる。特許文献3、4で欠陥集合領域Hは孤立点又は開直線であった。本発明では、欠陥集合領域Hが閉曲線でなければならない。下地基板の上に形成するマスクの形状によって欠陥集合領域Hをどのような形状にでもできる。欠陥集合領域Hを任意の閉曲線にすることもできる。   Furthermore, it is important that the defect accumulation region H forms a closed loop. A closed curve is a curve that starts from an arbitrary point on the curve and always moves back along the curve and moves back a finite length before returning to the original position. A closed curve defect collecting region H surrounds the low defect region ZY. The low defect area ZY is surrounded by a closed curve and becomes an isolated shape, which matches the specific shape of the device. In Patent Documents 3 and 4, the defect gathering region H is an isolated point or an open line. In the present invention, the defect accumulation region H must be a closed curve. The defect gathering region H can have any shape depending on the shape of the mask formed on the base substrate. The defect accumulation region H can be an arbitrary closed curve.

欠陥位置制御基板Sに対して、その上に成長する多数の層を纏めて「上層部」と呼びBで表すことにする。上層部Bは、デバイスの種類によって異なる構成を持つが、n型、p型のGaN、AlGaN、InGaNの薄膜の積層体である。欠陥位置制御基板Sは均一でなく成長の遅い欠陥集合領域Hと、成長の速い低欠陥領域ZYとからなる。その上に同じ条件で窒化物半導体を成長させると、低欠陥領域ZYには十分窒化物半導体結晶が成長するが、欠陥集合領域Hの上には殆ど結晶が成長せず殆ど欠陥集合領域Hが露呈したまま残る。   A large number of layers grown on the defect position control substrate S are collectively referred to as an “upper layer portion” and represented by B. The upper layer portion B has a different structure depending on the type of device, but is a laminated body of thin films of n-type, p-type GaN, AlGaN, and InGaN. The defect position control substrate S is composed of a defect gathering region H which is not uniform and grows slowly and a low defect region ZY which grows quickly. When a nitride semiconductor is grown on the same conditions, a nitride semiconductor crystal grows sufficiently in the low defect region ZY, but almost no crystal grows on the defect assembly region H and almost no defect assembly region H exists. It remains exposed.

だから上層部Bは欠陥位置制御基板Sの低欠陥領域ZYでは厚く、欠陥集合領域Hでは薄い。上層部Bはそのように不均一な成長をする。成長速度が場所によって変わるので選択成長ということもできる。そこで成長速度の低い欠陥集合領域Hの上にデバイスの境界線を、成長速度の高い低欠陥領域ZYにデバイスの内部を対応させる。閉曲線よりなる欠陥集合領域Hが素子単位の境界線になる。素子単位がデバイス1個になる。だから上層部は複数のデバイスに当たる積層体を含む。上層部は電極を含む場合もあり、電極を含まない場合もある。   Therefore, the upper layer portion B is thick in the low defect region ZY of the defect position control substrate S and thin in the defect assembly region H. The upper layer portion B grows unevenly as such. Since the growth rate changes depending on the location, it can also be called selective growth. Therefore, the device boundary line is made to correspond to the defect gathering region H having a low growth rate, and the inside of the device is made to correspond to the low defect region ZY having a high growth rate. A defect gathering region H formed of a closed curve becomes a boundary line for each element. The element unit becomes one device. Therefore, the upper layer portion includes a stacked body corresponding to a plurality of devices. The upper layer portion may include an electrode or may not include an electrode.

さらにバンドギャップの狭い結晶からなる分離層Qを欠陥位置制御基板Sと上層部Bの間に設けて分離層Qをレーザ照射によって蒸発させチップCを相互に分離するという手法も可能である。分離層Qはバンドギャップが狭くレ−ザ光を当てると分離層Qが分解し消失する。そのために欠陥位置制御基板Sと上層部Bが上下に分離する。   Further, a method of separating the chips C from each other by providing a separation layer Q made of a crystal having a narrow band gap between the defect position control substrate S and the upper layer portion B and evaporating the separation layer Q by laser irradiation is also possible. The separation layer Q has a narrow band gap, and when the laser light is applied, the separation layer Q is decomposed and disappears. For this reason, the defect position control substrate S and the upper layer part B are separated vertically.

分離層QのバンドギャップをEgqとし、欠陥位置制御基板SのバンドギャップをEgsとし、上層部Bのj番面の層のバンドギャップをEgjとする。レ−ザ光波長λ及び分離層Q、上層部B、欠陥位置制御基板Sに課せられた条件はEgq<hc/λ<Egs及びEgq<hc/λ<min{Egj}ということである。min{…}というのは{…}の最小値を意味する記号である。以後min{Egj}=Egbと書くこともある。上層部Bを構成する半導体層の内、最小のバンドギャップを意味する。hはプランク定数、cは真空中の光速である。   The band gap of the separation layer Q is defined as Egq, the band gap of the defect position control substrate S is defined as Egs, and the band gap of the jth surface layer of the upper layer portion B is defined as Egj. The conditions imposed on the laser light wavelength λ and the separation layer Q, the upper layer B, and the defect position control substrate S are Egq <hc / λ <Egs and Egq <hc / λ <min {Egj}. min {...} is a symbol that means the minimum value of {...}. Hereinafter, it may be written as min {Egj} = Egb. It means the smallest band gap among the semiconductor layers constituting the upper layer portion B. h is Planck's constant, and c is the speed of light in vacuum.

半導体、絶縁体はバンドギャップより小さいエネルギーの光を透過し、バンドギャップより大きいエネルギーの光を吸収するから、上の不等式を満たすレ−ザ光を当てると、分離層Qがレ−ザ光を吸収して加熱され熱分解し消失する。だから上層部Bと欠陥位置制御基板Sが上下方向に瞬時に分離する。   Semiconductors and insulators transmit light with energy smaller than the band gap and absorb light with energy larger than the band gap. Therefore, when laser light satisfying the above inequality is applied, the separation layer Q emits laser light. Absorbs, heats, decomposes and disappears. Therefore, the upper layer part B and the defect position control substrate S are instantaneously separated in the vertical direction.

上層部Bでは、欠陥集合領域Hで成長層が薄く弱いので欠陥集合領域Hを境界線として自然にチップ分離できる。   In the upper layer portion B, since the growth layer is thin and weak in the defect gathering region H, the chips can be naturally separated using the defect gathering region H as a boundary line.

上層部Bの結晶は基板から上下方向に分離すると直ちに相互に横方向分離するのである。だからチップ分離の工程が省かれることになる。これが本発明の最大の利点である。   The crystals in the upper layer B are separated from each other in the lateral direction as soon as they are separated from the substrate in the vertical direction. Therefore, the chip separation process is omitted. This is the greatest advantage of the present invention.

欠陥位置制御基板(AlInGaN)S自体はそのまま分離されて残る。だから欠陥位置制御基板は再び基板として利用できる。つまり欠陥位置制御基板Sは上層部Bの窒化物半導体の形成によって損なわれないので繰り返し使用できる。これも本発明の大きな利点である。   The defect position control substrate (AlInGaN) S itself remains separated. Therefore, the defect position control board can be used again as a board. That is, the defect position control substrate S can be used repeatedly because it is not damaged by the formation of the nitride semiconductor of the upper layer portion B. This is also a great advantage of the present invention.

本発明は、閉曲線をなし成長速度の遅い欠陥集合領域Hと成長速度の速い低欠陥領域ZYを持ちその位置が予め決まっているような欠陥位置制御基板Sの上に、窒化物半導体よりなる上層部Bをエピタキシャル成長させ、上層部Bの上に電極Eを設けるか或いは設けず、レーザ照射によって欠陥位置制御基板Sから上層部Bを上下分離して同時に上層部BをチップCへ分離するようになっている。   The present invention provides an upper layer made of a nitride semiconductor on a defect position control substrate S that has a defect gathering region H having a closed curve and a slow growth rate and a low defect region ZY having a fast growth rate and whose position is predetermined. The portion B is epitaxially grown, and the electrode E is provided or not provided on the upper layer portion B, and the upper layer portion B is vertically separated from the defect position control substrate S by laser irradiation so that the upper layer portion B is simultaneously separated into the chips C. It has become.

或いは、閉曲線をなす成長速度の遅い欠陥集合領域Hと成長速度の速い低欠陥領域ZYを持ちその位置が予め決まっているような欠陥位置制御基板Sの上に、分離層Qを設け、その上に窒化物半導体よりなる上層部Bをエピタキシャル成長させ、上層部Bの上に電極Eを設けるか或いは設けず、レーザ照射、機械的手段によって分離層Qから、欠陥位置制御基板Sと上層部Bを上下分離して同時に上層部BをチップCへ分離するようになっている。   Alternatively, a separation layer Q is provided on a defect position control substrate S having a defect gathering region H having a slow growth rate and a low defect region ZY having a high growth rate that form a closed curve, and the position thereof is determined in advance. The upper layer portion B made of a nitride semiconductor is epitaxially grown on the upper layer portion B, and the electrode E is provided or not provided on the upper layer portion B, and the defect position control substrate S and the upper layer portion B are formed from the separation layer Q by laser irradiation or mechanical means. The upper layer part B is separated into chips C at the same time by separating the upper and lower parts.

チップ分離してから下面の電極をチップ毎に形成する。上面の電極はウエハ−の段階で作製することもあり、チップ分離してから上面電極を作ることもある。   After the chip separation, the bottom electrode is formed for each chip. The top electrode may be fabricated at the wafer stage, or the top electrode may be fabricated after chip separation.

上層部Bを欠陥位置制御基板Sから外すと同時に、チップ分離できてしまうので、チップ分離の工程を省くことができる。製造工程を大幅に削減することができるのでコストを削減できる。   Since the upper layer portion B is removed from the defect position control substrate S and the chip can be separated at the same time, the chip separation process can be omitted. Since the manufacturing process can be greatly reduced, the cost can be reduced.

欠陥位置制御基板Sは無傷で残る。欠陥位置制御基板Sは何度も繰り返し使用することができる。基板Sも高価な窒化物半導体であるからそれを繰り返し使用することによるコスト削減の効果は大きい。   The defect position control substrate S remains intact. The defect position control substrate S can be used over and over again. Since the substrate S is also an expensive nitride semiconductor, the effect of cost reduction by repeatedly using it is great.

図1は、特許文献3によって提案された下地基板USの上に孤立点状のマスクMを形成しマスクMの上にファセットピットを形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USにドットマスクを形成した状態の下地基板USの平面図。FIG. 1 shows an example in which an isolated dot-like mask M is formed on a base substrate US proposed by Patent Document 3, a facet pit is formed on the mask M, and a gallium nitride crystal is grown while maintaining the facet F. FIG. 3 is a plan view of a base substrate US in a state where a dot mask is formed on the base substrate US in a facet growth method in which a defect collecting region H is formed at the bottom of the facet pit and other portions are low dislocations.

図2は、特許文献3によって提案された下地基板USの上に孤立点状のマスクMを形成しマスクMの上にファセットピットを形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USにドットマスクを形成し窒化ガリウムを成長させマスクMの上にファセットピットを生じさせファセットFによって転位Dをピット底へ集める様子を示す窒化ガリウム結晶の平面図。ファセット稜線がマスクMを結ぶ正三角形の辺に平行に生じている。FIG. 2 shows an example in which an isolated dot-like mask M is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 3 and facet pits are formed on the mask M to grow a gallium nitride crystal while maintaining the facet F. In a facet growth method in which a defect gathering region H is formed at the bottom of a facet pit and other portions are low dislocations, a dot mask is formed on the base substrate US, gallium nitride is grown, and facet pits are formed on the mask M to generate facet F The top view of a gallium nitride crystal which shows a mode that the dislocation | rearrangement D is collected to a pit bottom by FIG. Facet ridge lines are generated parallel to the sides of the equilateral triangle connecting the mask M.

図3は、特許文献3によって提案された下地基板USの上に孤立点状のマスクMを形成しマスクMの上にファセットピットを形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USにドットマスクを形成し窒化ガリウムを成長させマスクMの上にファセットピットを生じさせファセットFによって転位Dをピット底へ集める様子を示す窒化ガリウム結晶の平面図。ファセット稜線がマスクを結ぶ正三角形の辺に直角に生じている。FIG. 3 shows an example in which an isolated dot-like mask M is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 3 and facet pits are formed on the mask M to grow a gallium nitride crystal while maintaining the facet F. In a facet growth method in which a defect gathering region H is formed at the bottom of a facet pit and other portions are low dislocations, a dot mask is formed on the base substrate US, gallium nitride is grown, and facet pits are formed on the mask M to generate facet F The top view of a gallium nitride crystal which shows a mode that the dislocation | rearrangement D is collected to a pit bottom by FIG. Facet ridge lines are formed at right angles to the sides of the equilateral triangle connecting the masks.

図4は、特許文献3によって提案された下地基板USの上に孤立点状のマスクMを形成しマスクMの上にファセットピットを形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USにドットマスクを形成し窒化ガリウムを成長させマスクMの上にファセットピットを生じさせファセットFによって転位Dをピット底へ集めるようにし深いファセットピットを形成した状態の窒化ガリウム結晶の平面図。FIG. 4 shows an example in which an isolated point-like mask M is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 3 and facet pits are formed on the mask M to grow a gallium nitride crystal while maintaining the facet F. In a facet growth method in which a defect gathering region H is formed at the bottom of a facet pit and other portions are low dislocations, a dot mask is formed on the base substrate US, gallium nitride is grown, and facet pits are formed on the mask M to generate facet F FIG. 5 is a plan view of a gallium nitride crystal in a state where deep facet pits are formed by collecting dislocations D at the bottom of the pits.

図5は、特許文献3によって提案された下地基板USの上に孤立点状のマスクMを形成しマスクMの上にファセットピットを形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法によって結晶成長させ下地基板USを除去し単独の窒化ガリウム基板としたものがマスクM上にできた欠陥集合領域HとファセットFの下にできた低欠陥単結晶領域Zとファセットの継ぎ目にできたC面成長領域Yとよりなることを示す窒化ガリウム結晶の平面図。FIG. 5 shows an example in which an isolated point-like mask M is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 3 and facet pits are formed on the mask M to grow a gallium nitride crystal while maintaining the facet F. A defect gathering region formed on the mask M by forming a defect gathering region H at the bottom of the facet pit and growing the crystal by a facet growth method in which other parts are low dislocations and removing the base substrate US to form a single gallium nitride substrate. FIG. 3 is a plan view of a gallium nitride crystal showing that it consists of a low-defect single crystal region Z formed under H and a facet F and a C-plane growth region Y formed at a facet joint.

図6は、特許文献3によって提案された下地基板USの上に孤立点状のマスクMを形成しマスクMの上にファセットピットを形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法によって結晶成長させ下地基板USを除去し単独の窒化ガリウム基板としたものがマスクM上にできた欠陥集合領域HとファセットFの下にできた低欠陥単結晶領域Zとよりなることを示す窒化ガリウム結晶の平面図。FIG. 6 shows an example in which an isolated dot-like mask M is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 3 and facet pits are formed on the mask M to grow a gallium nitride crystal while maintaining the facet F. A defect gathering region formed on the mask M by forming a defect gathering region H at the bottom of the facet pit and growing the crystal by a facet growth method in which other parts are low dislocations and removing the base substrate US to form a single gallium nitride substrate. FIG. 3 is a plan view of a gallium nitride crystal showing that it consists of H and a low-defect single crystal region Z formed under facet F.

図7は、特許文献3によって提案された下地基板USの上に孤立点状のマスクMを形成しマスクMの上にファセットピットを形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USにドットマスクを形成した状態の下地基板USの縦断面図。FIG. 7 shows an example in which an isolated dot-like mask M is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 3 and facet pits are formed on the mask M to grow a gallium nitride crystal while maintaining the facet F. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a base substrate US in a state where a dot mask is formed on the base substrate US in a facet growth method in which a defect gathering region H is formed at the bottom of a facet pit and other portions are low dislocations.

図8は、特許文献3によって提案された下地基板USの上に孤立点状のマスクMを形成しマスクMの上にファセットピットを形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USにドットマスクを形成し窒化ガリウムを成長させるとマスクMの上の成長が遅れマスクMの上にファセットピットを生じファセットFによって転位Dをピット底へ集める様子を示す窒化ガリウム結晶の縦断面図。FIG. 8 shows an example in which an isolated dot-like mask M is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 3 and facet pits are formed on the mask M to grow a gallium nitride crystal while maintaining the facet F. In the facet growth method in which a defect gathering region H is formed at the bottom of the facet pit and other portions are low dislocations, when a dot mask is formed on the base substrate US and gallium nitride is grown, the growth on the mask M is delayed. The longitudinal cross-sectional view of the gallium nitride crystal which shows a mode that the facet pit is produced on it and the dislocation D is collected to the pit bottom by facet F.

図9は、特許文献3によって提案された下地基板USの上に孤立点状のマスクMを形成しマスクMの上にファセットピットを形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USにドットマスクを形成し窒化ガリウムを成長させマスクMの上にファセットピットを生じさせファセットFによって転位をピット底へ集めピット底が欠陥集合領域Hになりファセットの下が低欠陥単結晶領域Zになりファセットの継ぎ目がC面成長領域Yになる様子を示す窒化ガリウム結晶の平面図。ファセット稜線がマスクMを結ぶ正三角形の辺に直角に生じている。FIG. 9 shows an example in which an isolated dot-like mask M is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 3 and facet pits are formed on the mask M to grow a gallium nitride crystal while maintaining the facet F. In a facet growth method in which a defect gathering region H is formed at the bottom of a facet pit and other portions are low dislocations, a dot mask is formed on the base substrate US, gallium nitride is grown, and facet pits are formed on the mask M to generate facet F FIG. 4 is a plan view of a gallium nitride crystal that shows dislocations collected at the bottom of the pits, the bottom of the pits becomes a defect gathering region H, the bottom of the facet becomes a low defect single crystal region Z, and the joint of the facet becomes a C-plane growth region Y Facet ridge lines are formed at right angles to the sides of the equilateral triangle connecting the mask M.

図10は、特許文献3によって提案された下地基板USの上に孤立点状のマスクMを形成しマスクMの上にファセットピットを形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法によって結晶成長させ下地基板USを除去し単独の窒化ガリウム基板としたものがマスクM上にできた欠陥集合領域HとファセットFの下にできた低欠陥単結晶領域ZとファセットFの継ぎ目にできたC面成長領域Yとよりなるか或いは、HとZからなることを示す窒化ガリウム結晶の平面図。FIG. 10 shows an example in which an isolated dot-like mask M is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 3, facet pits are formed on the mask M, and a gallium nitride crystal is grown while maintaining the facet F. A defect gathering region formed on the mask M by forming a defect gathering region H at the bottom of the facet pit and growing the crystal by a facet growth method in which other parts are low dislocations and removing the base substrate US to form a single gallium nitride substrate. A plan view of a gallium nitride crystal consisting of a low-defect single crystal region Z formed under H and facet F and a C-plane growth region Y formed at the joint of facet F, or consisting of H and Z.

図11は、特許文献4によって提案された下地基板USの上に平行直線状のストライプマスクを形成しマスクMの上に平行なファセット溝を形成しファセット溝を維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセット溝底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USにストライプマスクを形成した状態の下地基板の平面図。In FIG. 11, a parallel linear stripe mask is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 4, a parallel facet groove is formed on the mask M, and a gallium nitride crystal is grown while maintaining the facet groove. The top view of the base substrate of the state which formed the stripe mask in the base substrate US in the facet growth method which forms the defect gathering area | region H in the facet groove bottom by this, and makes another part low dislocation.

図12は、特許文献4によって提案された下地基板USの上に平行直線状のストライプマスクを形成しマスクMの上に平行なファセット溝を形成しファセット溝を維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセット溝底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USにストライプマスクを形成し窒化ガリウムを成長させマスクMの上にファセット溝を生じさせファセットFによって転位Dをファセット溝の底へ集める様子を示す窒化ガリウム結晶の平面図。In FIG. 12, a parallel linear stripe mask is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 4, a parallel facet groove is formed on the mask M, and a gallium nitride crystal is grown while maintaining the facet groove. Thus, in the facet growth method in which the defect gathering region H is formed at the bottom of the facet groove and the other portions are low dislocations, a stripe mask is formed on the base substrate US to grow gallium nitride to form a facet groove on the mask M. The top view of a gallium nitride crystal which shows a mode that the dislocation D is collected to the bottom of a facet groove | channel by the facet F. FIG.

図13は、特許文献4によって提案された下地基板USの上に平行直線状のマスクMを形成しマスクMの上に平行なファセット溝を形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USを除去し研磨して、ファセット溝底が欠陥集合領域Hになりファセット溝の下が低欠陥単結晶領域Zになりファセット溝の継ぎ目がC面成長領域Yになった窒化ガリウム自立基板の平面図。FIG. 13 shows a method in which a parallel straight mask M is formed on a base substrate US proposed by Patent Document 4, a parallel facet groove is formed on the mask M, and a gallium nitride crystal is grown while maintaining the facet F. In the facet growth method in which the defect gathering region H is formed at the bottom of the facet pit and the other portions are low dislocations, the base substrate US is removed and polished so that the bottom of the facet groove becomes the defect gathering region H and below the facet groove. FIG. 4 is a plan view of a gallium nitride free-standing substrate in which a low-defect single crystal region Z and a facet groove seam become a C-plane growth region Y.

図14は、特許文献4によって提案された下地基板USの上に平行直線状のマスクMを形成しマスクMの上に平行なファセット溝を形成しファセットFを維持しながら窒化ガリウム結晶を成長させることによってファセットピット底に欠陥集合領域Hを形成しその他の部分を低転位にするファセット成長法において、下地基板USを除去し研磨して、ファセット溝底が欠陥集合領域Hになりファセット溝の下が低欠陥単結晶領域Zになった窒化ガリウム自立基板の平面図。FIG. 14 shows a method in which a parallel linear mask M is formed on the base substrate US proposed by Patent Document 4, a parallel facet groove is formed on the mask M, and a gallium nitride crystal is grown while maintaining the facet F. In the facet growth method in which the defect gathering region H is formed at the bottom of the facet pit and the other portions are low dislocations, the base substrate US is removed and polished so that the bottom of the facet groove becomes the defect gathering region H and below the facet groove. FIG. 3 is a plan view of a gallium nitride free-standing substrate in which is a low-defect single crystal region Z.

図15は、本発明に必要な閉曲線の欠陥集合領域Hを有する欠陥位置制御基板Sを製造するため、下地基板USの上に正方形のマスクMを付けその上にAlInGaN結晶をファセット成長させる直前の状態を示す下地基板USの平面図。FIG. 15 shows a state just before facet growth of an AlInGaN crystal is performed on a base mask US on which a square mask M is attached in order to manufacture a defect position control substrate S having a defect gathering region H having a closed curve necessary for the present invention. The top view of the base substrate US which shows a state.

図16は、下地基板USの上に正方形のマスクMを付けその上にAlInGaN結晶をファセット成長させ、マスクM上に欠陥集合領域Hを生成し、マスクM以外の部分に低欠陥領域ZYを生成することによって製造した本発明に必要な閉曲線(正方形)の欠陥集合領域Hを有する欠陥位置制御基板Sの平面図。In FIG. 16, a square mask M is formed on the base substrate US, and an AlInGaN crystal is facet grown thereon, a defect collecting region H is generated on the mask M, and a low defect region ZY is generated in a portion other than the mask M. The top view of the defect position control board | substrate S which has the defect gathering area | region H of the closed curve (square) required for this invention manufactured by doing.

図17は、本発明に必要な閉曲線の欠陥集合領域Hを有する欠陥位置制御基板Sを製造するため、下地基板USの上に正六角形のマスクMを付けその上にAlInGaN結晶をファセット成長させる直前の状態を示す下地基板の平面図。FIG. 17 shows a state immediately before facet growth of an AlInGaN crystal on a regular hexagonal mask M on a base substrate US in order to manufacture a defect position control substrate S having a defect gathering region H having a closed curve necessary for the present invention. The top view of the base substrate which shows the state of.

図18は、下地基板USの上に正六角形のマスクMを付けその上にAlInGaN結晶をファセット成長させ、マスクM上に欠陥集合領域Hを生成し、マスクM以外の部分に低欠陥領域ZYを生成することによって製造した本発明に必要な閉曲線(正六角形)の欠陥集合領域Hを有する欠陥位置制御基板Sの平面図。In FIG. 18, a regular hexagonal mask M is formed on the base substrate US, and an AlInGaN crystal is facet grown thereon, a defect collecting region H is generated on the mask M, and a low defect region ZY is formed on a portion other than the mask M. The top view of the defect position control board | substrate S which has the defect gathering area | region H of the closed curve (regular hexagon) required for this invention manufactured by producing | generating.

図19は、下地基板USの上に正三角形のマスクMを付けその上にAlInGaN結晶をファセット成長させ、マスクM上に欠陥集合領域Hを生成し、マスクM以外の部分に低欠陥領域ZYを生成することによって製造した本発明に必要な閉曲線(正三角形)の欠陥集合領域Hを有する欠陥位置制御基板Sの平面図。In FIG. 19, an equilateral triangular mask M is formed on the base substrate US, and an AlInGaN crystal is facet grown on the mask M, a defect collecting region H is generated on the mask M, and a low defect region ZY is formed on a portion other than the mask M. The top view of the defect position control board | substrate S which has the defect gathering area | region H of the closed curve (regular triangle) required for this invention manufactured by producing | generating.

図20は、下地基板USの上に平行四辺形のマスクMを付けその上にAlInGaN結晶をファセット成長させ、マスクM上に欠陥集合領域Hを生成し、マスクM以外の部分に低欠陥領域ZYを生成することによって製造した本発明に必要な閉曲線(平行四辺形)の欠陥集合領域Hを有する欠陥位置制御基板Sの平面図。In FIG. 20, a parallelogram mask M is formed on the base substrate US, and an AlInGaN crystal is facet grown on the mask M to generate a defect accumulation region H on the mask M, and a low defect region ZY is formed on a portion other than the mask M. FIG. 6 is a plan view of a defect position control substrate S having a defect gathering region H having a closed curve (parallelogram) necessary for the present invention, which is manufactured by generating a defect.

図21は、閉曲線の欠陥集合領域Hと欠陥集合領域Hによって囲まれる低欠陥領域ZYとを含む欠陥の位置の予め決められた欠陥位置制御基板Sの上に分離層Qを成長させると欠陥集合領域Hの上には殆ど成長せず低欠陥領域ZYの上に成長することを説明するための欠陥位置制御基板Sと分離層Qの縦断面図。FIG. 21 shows a defect set when a separation layer Q is grown on a defect position control substrate S having a predetermined defect position including a defect set area H having a closed curve and a low defect area ZY surrounded by the defect set area H. The longitudinal cross-sectional view of the defect position control board | substrate S and the isolation layer Q for demonstrating growing on the low defect area | region ZY hardly growing on the area | region H. FIG.

図22は、閉曲線の欠陥集合領域Hと欠陥集合領域Hによって囲まれる低欠陥領域ZYとを含む欠陥の位置の予め決められた欠陥位置制御基板Sの上に分離層Q、上層部Bを成長させると欠陥集合領域Hの上には殆ど成長せず低欠陥領域ZYの上に成長することを説明するための欠陥位置制御基板Sと分離層Q、上層部Bの縦断面図。FIG. 22 shows a case where a separation layer Q and an upper layer B are grown on a defect position control substrate S having a predetermined defect position including a defect accumulation region H having a closed curve and a low defect region ZY surrounded by the defect accumulation region H. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the defect position control substrate S, the separation layer Q, and the upper layer portion B for explaining that the defect growth region H hardly grows on the defect assembly region H and grows on the low defect region ZY.

図23は、閉曲線の欠陥集合領域Hと欠陥集合領域Hによって囲まれる低欠陥領域ZYとを含む欠陥の位置の予め決められた欠陥位置制御基板Sの上に分離層Q、上層部Bを成長させると欠陥集合領域Hの上には殆ど成長せず低欠陥領域ZYの上に成長し隣接素子単位は横方向分離した状態にある薄膜・基板にレーザ照射或いは機械的手段によって応力を加え上層部Bを欠陥位置制御基板Sから上下分離した状態の縦断面図。上下分離と同時に横方向分離(チップ分離)する。基板を切断せず、一挙にチップ分離することができる。FIG. 23 shows the growth of a separation layer Q and an upper layer B on a defect position control substrate S having a predetermined defect position including a defect accumulation region H having a closed curve and a low defect region ZY surrounded by the defect accumulation region H. In this case, the upper layer portion is applied with stress by laser irradiation or mechanical means on the thin film / substrate in which the adjacent element unit grows on the low defect region ZY and grows on the low defect region ZY and is laterally separated. The longitudinal cross-sectional view of the state which isolate | separated B from the defect position control board | substrate S up and down. At the same time as vertical separation, horizontal separation (chip separation) is performed. Chips can be separated at once without cutting the substrate.

図24は、チップ分離された素子の単位毎に上側電極Pを形成した状態を示すチップ断面図。FIG. 24 is a chip cross-sectional view showing a state in which an upper electrode P is formed for each unit of elements separated from each other.

図25は、チップ分離された素子の単位毎に下側電極Rを形成した状態を示すチップ縦断面図。FIG. 25 is a chip longitudinal sectional view showing a state in which a lower electrode R is formed for each unit of elements separated from each other.

図26は、図22のように欠陥位置制御基板Sの上に上層部Bを積層しさらに上部電極Pをウエハ−プロセスで形成した状態を示す縦断面図。FIG. 26 is a longitudinal sectional view showing a state in which the upper layer portion B is stacked on the defect position control substrate S as shown in FIG. 22 and the upper electrode P is formed by a wafer process.

図27は、上部電極Pを有する上層部Bを、機械的手段或いは光学的手段によって、欠陥位置制御基板Sから上下分離した状態の縦断面図。基板を切断せず一挙にチップ分離できる。基板は再利用できる。FIG. 27 is a longitudinal sectional view showing a state where the upper layer part B having the upper electrode P is vertically separated from the defect position control substrate S by mechanical means or optical means. Chips can be separated at once without cutting the substrate. The substrate can be reused.

図28は、分離層Qのバンドギャップより高いエネルギー(hν)で欠陥位置制御基板S、上層部Bのバンドギャップより低いエネルギー(hν)の光を上下何れから窒化物半導体薄膜・基板に照射しても、光は基板S、上層部Bでは吸収されず、分離層Qでのみ吸収されることを示す説明図。In FIG. 28, the nitride semiconductor thin film / substrate is irradiated from above or below with light having an energy (hν) lower than the band gap of the defect position control substrate S and upper layer B with an energy (hν) higher than the band gap of the separation layer Q. However, the light is not absorbed by the substrate S and the upper layer portion B, but is only illustrated by the separation layer Q.

図29は、正方形の欠陥集合領域Hとそれによって囲まれた低欠陥領域ZYよりなる欠陥位置制御基板Sの上に分離層Qを介し或いは介さずに窒化物半導体を気相成長させ上層部Bを形成し、機械的或いは光学的手段で欠陥位置制御基板Sから分離された正方形メサ型上層部BからなるチップCの斜視図。In FIG. 29, a nitride semiconductor is vapor-phase grown on a defect position control substrate S composed of a square defect gathering region H and a low defect region ZY surrounded by the upper layer B. Is a perspective view of a chip C formed of a square mesa-type upper layer B separated from the defect position control substrate S by mechanical or optical means.

図30は、図29の正方形メサ型上層部Bからなるチップの端面側面を研磨して上下面と直角の端面側面を持つ正方形チップCにしたものの斜視図。30 is a perspective view of a square chip C having an end surface side surface perpendicular to the upper and lower surfaces by polishing the end surface side surface of the chip formed of the square mesa type upper layer portion B of FIG. 29. FIG.

図31は、正三角形の欠陥集合領域Hとそれによって囲まれた低欠陥領域ZYよりなる欠陥位置制御基板Sの上に分離層Qを介し或いは介さずに窒化物半導体を気相成長させ上層部Bを形成し、機械的或いは光学的手段で欠陥位置制御基板Sから分離された正三角形メサ型上層部BからなるチップCの斜視図。FIG. 31 shows an upper layer portion in which a nitride semiconductor is vapor-phase grown on a defect position control substrate S composed of an equilateral triangular defect gathering region H and a low defect region ZY surrounded by it, with or without an isolation layer Q. The perspective view of the chip | tip C which consists of the equilateral triangle mesa type | mold upper layer part B which formed B and was separated from the defect position control board | substrate S by the mechanical or optical means.

図32は、図31の正三角形メサ型上層部BからなるチップCの端面側面を研磨して上下面と直角の端面側面を持つ正三角形チップCにしたものの斜視図。32 is a perspective view of an equilateral triangle chip C having end face sides perpendicular to the upper and lower surfaces by polishing the end face side surface of the chip C composed of the equilateral triangle mesa type upper layer part B of FIG. 31. FIG.

図33は、平行四辺形の欠陥集合領域Hとそれによって囲まれた低欠陥領域ZYよりなる欠陥位置制御基板Sの上に分離層Qを介し或いは介さずに窒化物半導体を気相成長させ上層部Bを形成し、機械的或いは光学的手段で欠陥位置制御基板Sから分離された平行四辺形メサ型上層部BからなるチップCの斜視図。FIG. 33 shows an upper layer formed by vapor-phase growth of a nitride semiconductor on a defect position control substrate S composed of a parallelogram defect gathering region H and a low defect region ZY surrounded by the defect gathering region H with or without an isolation layer Q. The perspective view of the chip | tip C which forms the part B and consists of the parallelogram mesa type | mold upper layer part B isolate | separated from the defect position control board | substrate S by the mechanical or optical means.

図34は、図33の平行四辺形メサ型上層部BからなるチップCの端面側面を研磨して上下面と直角の端面側面を持つ平行四辺形チップCにしたものの斜視図。FIG. 34 is a perspective view of a parallelogram chip C having an end surface side surface perpendicular to the upper and lower surfaces by polishing the end surface side surface of the chip C composed of the parallelogram mesa type upper layer B of FIG.

図35は、正六角形の欠陥集合領域Hとそれによって囲まれた低欠陥領域ZYよりなる欠陥位置制御基板Sの上に分離層Qを介し或いは介さずに窒化物半導体を気相成長させ上層部Bを形成し、機械的或いは光学的手段で欠陥位置制御基板Sから分離された正六角形メサ型上層部BからなるチップCの斜視図。FIG. 35 shows an upper layer portion in which a nitride semiconductor is vapor-phase grown on a defect position control substrate S composed of a regular hexagonal defect gathering region H and a low defect region ZY surrounded by the same, with or without an isolation layer Q. The perspective view of the chip | tip C which forms B and forms the regular hexagonal mesa type | mold upper layer part B isolate | separated from the defect position control board | substrate S by mechanical or an optical means.

図36は、図35の正六角形メサ型上層部BからなるチップCの端面側面を研磨して上下面と直角の端面側面を持つ正六角形チップCにしたものの斜視図。36 is a perspective view of a regular hexagonal chip C having an end surface side surface perpendicular to the upper and lower surfaces by polishing the end surface side surface of the chip C composed of the regular hexagonal mesa type upper layer portion B of FIG.

図37は、LED用に形成された上層部Bを欠陥位置制御基板Sから光学的又は機械的手段でチップ分離し上層部Bに上側電極Pや下側電極Rを取り付けた状態のLED素子チップの構造を示す断面図。FIG. 37 shows an LED element chip in which the upper layer B formed for the LED is separated from the defect position control substrate S by optical or mechanical means, and the upper electrode P and the lower electrode R are attached to the upper layer B. Sectional drawing which shows the structure.

図38は、HEMT用に形成された上層部Bを欠陥位置制御基板Sから光学的又は機械的手段でチップ分離し上層部Bに上側電極Pや下側電極Rを取り付けた状態のHEMT素子チップの構造を示す断面図。FIG. 38 shows a HEMT element chip in which the upper layer B formed for HEMT is separated from the defect position control substrate S by optical or mechanical means, and the upper electrode P and the lower electrode R are attached to the upper layer B. Sectional drawing which shows the structure.

図39は、ショットキーダイオード用に形成された上層部Bを欠陥位置制御基板Sから光学的又は機械的手段でチップ分離し上層部Bに上側電極Pや下側電極Rを取り付けた状態のショットキーダイオード素子チップの構造を示す断面図。FIG. 39 shows a shot in a state where the upper layer portion B formed for the Schottky diode is separated from the defect position control substrate S by optical or mechanical means, and the upper electrode P and the lower electrode R are attached to the upper layer portion B. Sectional drawing which shows the structure of a key diode element chip | tip.

図40は、縦型トランジスタ用に形成された上層部Bを欠陥位置制御基板Sから光学的または機械的手段でチップ分離し上層部Bに上側電極Pや下側電極Rを取り付けた状態の縦型トランジスタ素子チップの構造を示す断面図。In FIG. 40, the upper layer B formed for the vertical transistor is separated from the defect position control substrate S by optical or mechanical means, and the upper electrode P and the lower electrode R are attached to the upper layer B. Sectional drawing which shows the structure of a type transistor element chip.

[1.欠陥位置制御基板S(図16、図18、図19、図20)]
組成は、AlInGa1−x−yN(0≦x≦1,0≦y≦1,x+y≦1)であるが、欠陥集合領域Hと低欠陥領域ZYの配分された位置が予め決まっているようなAlInGaN基板である。それは特許文献3、4において初めて与えられたものである。下地基板USの上にマスクMを形成しマスクM上で結晶成長が遅れるのでマスクM上はファセットピットやファセット溝ができその他の領域の転位をファセット底へ引き寄せるので、マスク上の部分は転位が高密度に集結した欠陥集合領域Hとなりその他の部分は低転位の単結晶ZYとなる。
[1. Defect position control substrate S (FIGS. 16, 18, 19, and 20)]
The composition is Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1), but the distributed positions of the defect assembly region H and the low defect region ZY It is an AlInGaN substrate as determined in advance. It is given for the first time in Patent Documents 3 and 4. Since the mask M is formed on the base substrate US and crystal growth is delayed on the mask M, facet pits and facet grooves are formed on the mask M, and dislocations in other regions are drawn to the facet bottom. The defect gathering region H is concentrated at a high density, and the other part is a low-dislocation single crystal ZY.

だから本発明は前記の特許文献3、4の基板を出発原料とする。低欠陥領域ZYの上には窒化物半導体の成長が速く、欠陥集合領域Hでは窒化物半導体の成長が遅い。しかも欠陥集合領域Hが閉曲線をなすように設けられる。欠陥集合領域Hが閉曲線というのは特許文献3、4にはない。特許文献3のドット型では欠陥集合領域Hが孤立点となっており、特許文献4のストライプ型では欠陥集合領域Hは平行直線群となる。いずれも閉曲線ではない。   Therefore, the present invention uses the substrates of Patent Documents 3 and 4 as starting materials. The growth of the nitride semiconductor is fast on the low defect region ZY, and the growth of the nitride semiconductor is slow in the defect assembly region H. Moreover, the defect gathering region H is provided so as to form a closed curve. Patent Documents 3 and 4 do not have a defect curve region H as a closed curve. In the dot type of Patent Document 3, the defect collection region H is an isolated point, and in the stripe type of Patent Document 4, the defect collection region H is a parallel straight line group. None of them are closed curves.

本発明の出発基板は、特許文献3、4のファセット成長によって欠陥集合領域Hと低欠陥領域ZYを含むように作られしかも欠陥集合領域Hが閉曲線であるということを要件とする。それは欠陥集合領域Hに沿って切断したときに素子分が相互に分離できるためである。その閉曲線が素子一単位になる。だから素子一単位分の輪郭になるように欠陥位置制御基板Sに欠陥集合領域Hを形成するようにすれば良い。欠陥集合領域Hが閉曲線でなければならないのはそれがデバイスの外形そのものを決めるからである。マスクMの上に欠陥集合領域HができるのでマスクMの形状で欠陥集合領域Hの形状を自由に決められる。   The starting substrate of the present invention is required to be formed so as to include the defect accumulation region H and the low defect region ZY by facet growth of Patent Documents 3 and 4, and that the defect accumulation region H is a closed curve. This is because the elements can be separated from each other when cut along the defect gathering region H. The closed curve is an element unit. Therefore, the defect assembly region H may be formed on the defect position control substrate S so as to have an outline for one unit of the element. The defect gathering region H must be a closed curve because it determines the external shape of the device. Since the defect collecting region H is formed on the mask M, the shape of the defect collecting region H can be freely determined by the shape of the mask M.

特許文献3、4のように欠陥位置制御基板Sにおいて欠陥集合領域Hや低欠陥領域ZYは縦方向に成長し、欠陥集合領域Hは、方位が反転した単結晶となっている。そのようになるのは、低欠陥領域ZYがC面成長し、表面をGa面、裏面をN面とし、欠陥集合領域Hが表面をN面、裏面をGa面とする場合だけである。つまりマスク付き基板の上にC面成長したときだけ、欠陥集合領域Hと低欠陥領域ZYが形成される。ということは欠陥位置制御基板Sは表面がC面(一部は−C面)であるということである。   As in Patent Documents 3 and 4, in the defect position control substrate S, the defect assembly region H and the low defect region ZY grow in the vertical direction, and the defect assembly region H is a single crystal whose direction is reversed. This is the case only when the low-defect region ZY grows C-plane, the front surface is the Ga surface, the back surface is the N surface, and the defect assembly region H is the N surface and the back surface is the Ga surface. That is, only when the C-plane is grown on the substrate with mask, the defect accumulation region H and the low defect region ZY are formed. This means that the surface of the defect position control substrate S is a C plane (partially -C plane).

六方晶系の結晶にはC面以外に代表面としてM面({1−100})やA面({11−20})があり、多くの場合、{1−100}面が劈開面である。しかし{1−100}面或いは{11−20}の上に、前記のような閉曲線の欠陥集合領域Hとそれによって囲まれる低欠陥領域ZYを形成できるかどうかは不明である。{1−100}面或いは{11−20}面を持つ大型の窒化物半導体結晶は未だ作られていない。マスクMを付けてその上に窒化物半導体を成長させた場合、欠陥集合領域Hと低欠陥領域ZYのような結晶方位が反転した領域になるかどうか不明である。またその上に窒化物半導体を成長させたときに成長速度の選択性があるかどうかも分からない。現在のところ、欠陥位置制御基板SというのはC面成長した結晶に限られる。だから劈開面が水平面にならない。従って自然劈開によって上下分離するということはできない。   In addition to the C plane, hexagonal crystals include M plane ({1-100}) and A plane ({11-20}) as representative planes. In many cases, the {1-100} plane is a cleavage plane. is there. However, it is unclear whether the defect gathering region H of the closed curve and the low defect region ZY surrounded by the closed curve can be formed on the {1-100} plane or {11-20}. A large nitride semiconductor crystal having a {1-100} plane or a {11-20} plane has not yet been made. When a nitride semiconductor is grown on the mask M, it is unclear whether the crystal orientation is reversed such as the defect assembly region H and the low defect region ZY. Also, it is not known whether there is growth rate selectivity when a nitride semiconductor is grown thereon. At present, the defect position control substrate S is limited to C-plane grown crystals. Therefore, the cleavage plane does not become a horizontal plane. Therefore, it cannot be separated by natural cleavage.

窒化物半導体は三方晶系或いは六方晶系のものが多いのでチップCの輪郭線を劈開に合わせようとするとチップ形状(閉曲線形状)は正方形、正六角形、正三角形、平行四辺形、菱型等の形状となる。その場合は欠陥位置制御基板Sにおける欠陥集合領域Hは正六角形、正三角形、平行四辺形、菱型等となる。   Since many nitride semiconductors are trigonal or hexagonal, the chip shape (closed curve shape) is square, regular hexagon, equilateral triangle, parallelogram, rhombus, etc. It becomes the shape of. In this case, the defect collection region H on the defect position control substrate S is a regular hexagon, a regular triangle, a parallelogram, a diamond shape, or the like.

しかし本発明は劈開を利用しないでチップ分離する手法であるからチップ輪郭線を劈開面に合わせる必要はない。正方形矩形の輪郭線を持つチップCとすることもできる。その場合は欠陥集合領域Hは正方形矩形となる。正方形、正六角形、正三角形、平行四辺形、菱型等、閉曲線形状の横寸法の最大値は50mm、最小値は0.2mm程度である。   However, since the present invention is a technique for separating chips without using cleavage, it is not necessary to match the chip outline to the cleavage plane. A chip C having a square rectangular outline may be used. In that case, the defect gathering region H is a square rectangle. The maximum value of the horizontal dimension of a closed curve shape such as a square, a regular hexagon, a regular triangle, a parallelogram, and a diamond shape is about 50 mm, and the minimum value is about 0.2 mm.

図15は下地基板USの上に正方形の閉曲線を持つマスクMを形成した下地基板の一部の平面図である。その上に窒化物半導体(AlInGaN)をファセット成長させて適当な厚みにしてファセット部分を研磨して下地基板USを除去し窒化物半導体(AlInGaN)の自立基板としたものの一部平面図が図16である。これはマスクMの上の部分が欠陥集合領域Hとなりそれは閉曲線を構成する。閉曲線によって囲まれた部分が単結晶で低転位の低欠陥領域ZYとなる。低欠陥領域ZYは半導体デバイスの一単位となる。但しZYもHも透明であり肉眼では区別が付かない。CL(カソードルミネセンス)や蛍光顕微鏡で観察して初めて区別が分かる。   FIG. 15 is a plan view of a part of the base substrate in which a mask M having a square closed curve is formed on the base substrate US. FIG. 16 is a partial plan view of a nitride semiconductor (AlInGaN) self-supporting substrate obtained by growing a facet of a nitride semiconductor (AlInGaN) to an appropriate thickness and polishing the facet portion to remove the base substrate US. It is. In this case, the upper part of the mask M becomes a defect collection region H, which forms a closed curve. A portion surrounded by the closed curve becomes a low defect region ZY having a single crystal and low dislocations. The low defect area ZY is a unit of the semiconductor device. However, both ZY and H are transparent and cannot be distinguished with the naked eye. The distinction can be understood only by observing with CL (cathode luminescence) or a fluorescence microscope.

図17は下地基板USの上に正六角形の閉曲線を持つマスクMを形成した下地基板の一部の平面図である。その上に窒化物半導体(AlInGaN)をファセット成長させて適当な厚みにしてファセット部分を研磨して下地基板USを除去し窒化物半導体(AlInGaN)の自立基板としたものの一部平面図が図18である。これはマスクMの上の部分が欠陥集合領域Hとなりそれは閉曲線を構成する。閉曲線によって囲まれた部分が低欠陥領域ZYとなる。低欠陥領域ZYは半導体デバイスの一単位となる。この基板を使うと正六角形デバイスができる。この場合もZYもHも透明であり肉眼では区別が付かない。CL(カソードルミネセンス)や蛍光顕微鏡で観察して初めて区別が分かる。   FIG. 17 is a plan view of a part of the base substrate in which the mask M having a regular hexagonal closed curve is formed on the base substrate US. FIG. 18 is a partial plan view of a nitride semiconductor (AlInGaN) self-standing substrate obtained by growing a facet of a nitride semiconductor (AlInGaN) thereon and polishing the facet portion to an appropriate thickness to remove the base substrate US. It is. In this case, the upper part of the mask M becomes a defect collection region H, which forms a closed curve. The portion surrounded by the closed curve is the low defect area ZY. The low defect area ZY is a unit of the semiconductor device. If this substrate is used, a regular hexagonal device can be formed. In this case, both ZY and H are transparent and cannot be distinguished with the naked eye. The distinction can be understood only by observing with CL (cathode luminescence) or a fluorescence microscope.

それ以外にも正三角形、平行四辺形などの欠陥集合領域Hを持つ窒化物半導体欠陥位置制御基板Sを用いることもできる。図19は正三角形欠陥集合領域Hを持つ欠陥位置制御基板Sの例を示す。図15〜図18と同じようにマスクMの上に欠陥集合領域HができマスクM位置と欠陥集合領域H位置は1対1に対応する。だからここではマスクMの図は省略し欠陥位置制御基板Sだけを示す。正三角形の欠陥集合領域Hが閉曲線をなす。それに囲まれて低転位の単結晶である低欠陥領域ZYが存在する。   In addition, a nitride semiconductor defect position control substrate S having a defect collection region H such as an equilateral triangle or a parallelogram can be used. FIG. 19 shows an example of a defect position control substrate S having an equilateral triangle defect gathering region H. As in FIGS. 15 to 18, a defect gathering region H is formed on the mask M, and the mask M position and the defect gathering region H position have a one-to-one correspondence. Therefore, the illustration of the mask M is omitted here, and only the defect position control substrate S is shown. The equilateral triangular defect collection region H forms a closed curve. A low defect region ZY, which is a single crystal of low dislocations, is surrounded by it.

図20は平行四辺形(菱型)の欠陥集合領域Hを持つ窒化物半導体欠陥位置制御基板Sの一部平面図である。平行四辺形の辺をなすように欠陥集合領域Hが存在する。閉曲線の欠陥集合領域Hによって囲まれた部分が低欠陥領域ZYである。   FIG. 20 is a partial plan view of a nitride semiconductor defect position control substrate S having a parallelogram (diamond-shaped) defect accumulation region H. FIG. The defect accumulation region H exists so as to form a side of the parallelogram. A portion surrounded by the defect accumulation region H of the closed curve is the low defect region ZY.

欠陥位置制御基板Sは前記の特許文献3、4の手法で作ることができる。閉曲線にするというのが新たな要件である。それだけでなく、ここでは欠陥位置制御基板Sの特別な性質を利用してデバイス作製を容易にする。   The defect position control substrate S can be made by the methods of Patent Documents 3 and 4 described above. A new requirement is a closed curve. In addition, device fabrication is facilitated using the special properties of the defect position control substrate S.

それはどういう性質であるのか?それは欠陥集合領域Hの上に窒化物半導体結晶は成長しにくいが、低欠陥領域ZYの上に窒化物半導体結晶は容易に成長する、という性質である。これは特許文献3、4を発明した頃には分からなかった特別の性質である。そもそも欠陥集合領域Hの正体は一体何であるのか?というのが特許文献3、4を発明した頃は分からなかった。今は欠陥集合領域Hの正体もかなり分かってきている。   What is it's nature? That is, the nitride semiconductor crystal is difficult to grow on the defect gathering region H, but the nitride semiconductor crystal grows easily on the low defect region ZY. This is a special property that was not known when Patent Documents 3 and 4 were invented. What is the identity of the defect gathering region H in the first place? This was not known when Patent Documents 3 and 4 were invented. Now, the identity of the defect gathering region H has been considerably understood.

下地基板は三回対称性を持つものを用いる。その上に成長した窒化物半導体はC面を上面に持つ。しかしファセット成長させるので成長の途中では平坦なC面はあまり存在せず斜めファセット面が殆ど全面を覆っている。成長が終わってファセット面を研磨すると平坦面となる。この平坦面はC面であるべきである。低欠陥領域ZYでは確かにC面である。つまり低欠陥領域ZYの上面はGa面(C面)であるし下面はN面であるということが分かってきた。   A base substrate having a three-fold symmetry is used. The nitride semiconductor grown thereon has a C plane on the top surface. However, since facet growth is performed, the flat C-plane does not exist so much during the growth, and the diagonal facet covers almost the entire surface. When the growth is finished and the facet surface is polished, it becomes a flat surface. This flat surface should be a C-plane. In the low defect area ZY, it is certainly the C plane. That is, it has been found that the upper surface of the low defect region ZY is a Ga surface (C surface) and the lower surface is an N surface.

それは予想通りである。ところが欠陥集合領域Hは単結晶であるが、c軸が反転した単結晶であることが分かってきた。つまり欠陥集合領域Hの上面はN面であり、下面はGa面である。欠陥位置制御基板Sというのは、Ga面が表面にある低欠陥領域ZYと、N面が表面にある欠陥集合領域Hが組合わさってできている。裏面で見るとその反対である。裏面では欠陥集合領域HはGa面に、低欠陥領域ZYはN面となっている。   That is as expected. However, it has been found that the defect collecting region H is a single crystal, but is a single crystal with the c-axis reversed. That is, the upper surface of the defect gathering region H is the N surface, and the lower surface is the Ga surface. The defect position control substrate S is formed by combining a low defect region ZY having a Ga surface on the surface and a defect collecting region H having an N surface on the surface. The opposite is true when viewed from the back. On the back surface, the defect collecting region H is a Ga surface, and the low defect region ZY is an N surface.

それだけなら本発明を成立させる要件はまだ存在しないのであるが、その後、欠陥集合領域Hの上(N面)には窒化物半導体が成長しにくく、低欠陥領域ZY(Ga面)の上には窒化物半導体が成長しやすいという成長速度の選択性があることが分かってきた。Ga面とN面の成長速度の選択性の発見は全く新規なものである。先に下地基板(GaAs、サファイヤ、SiC)の上にマスク(SiO、SiN、W、Pt)を付けた場合にマスクMの上には窒化ガリウムが成長しにくいということを述べた。だからマスクMを底とするファセットFが形成されやすかったのである。それは下地基板USとマスクMの間の成長速度の不均一性(選択性)であった。 If that is the case, the requirement for realizing the present invention does not yet exist, but after that, it is difficult for a nitride semiconductor to grow on the defect gathering region H (N plane), and on the low defect region ZY (Ga plane). It has been found that there is a growth rate selectivity that nitride semiconductors are easy to grow. The discovery of the selectivity of the growth rate of the Ga and N planes is completely new. First, it was described that gallium nitride is difficult to grow on the mask M when a mask (SiO 2 , SiN, W, Pt) is attached on the base substrate (GaAs, sapphire, SiC). Therefore, the facet F with the mask M as the bottom was easily formed. That was non-uniformity (selectivity) of the growth rate between the base substrate US and the mask M.

本発明がここで新規に発見したのはそうではなく、ファセット成長法で作った窒化物半導体(AlInGaN)基板の、欠陥集合領域Hの上で成長速度が遅く、低欠陥領域ZYの上で成長速度が速いという成長速度の不均一性である。そのような選択性の発見は新規のものである。HとZYの繰り返しよりなる窒化物半導体基板自体(欠陥位置制御基板S)が新規であるからその上に成長する結晶の成長速度の選択性の発見は全く新規なものである。   It is not the case that the present invention is newly discovered here, but the growth rate of the nitride semiconductor (AlInGaN) substrate made by the facet growth method is slow on the defect collecting region H and grown on the low defect region ZY. This is the non-uniformity of the growth rate that is high. Such discovery of selectivity is novel. Since the nitride semiconductor substrate itself (defect position control substrate S) composed of repetition of H and ZY is novel, the discovery of the selectivity of the growth rate of the crystal grown thereon is completely new.

本発明はそのような窒化物半導体欠陥位置制御基板SのHとZYでの成長速度の選択性をうまく利用する。H、ZYの上の成長速度をV、VZYとする。ここでいう選択性というのはV<VZYということである。 The present invention takes advantage of the selectivity of the growth rate of such a nitride semiconductor defect position control substrate S at H and ZY. The growth rates on H and ZY are V H and V ZY . The selectivity here means V H <V ZY .

本発明は、欠陥位置制御基板Sの上に分離層Qを介し上層部Bを成長させることもあり、分離層Qなしで上層部Bを成長させることもある。   In the present invention, the upper layer portion B may be grown on the defect position control substrate S via the separation layer Q, and the upper layer portion B may be grown without the separation layer Q.

分離層Qを成長させても、欠陥集合領域Hの上には殆ど成長せず、専ら低欠陥領域ZYの上に成長する。その上に上層部Bを形成すると、欠陥集合領域Hの上には成長せず、低欠陥領域ZYの上だけに成長する。それは、欠陥位置制御基板Sの成長速度選択性という性質(V<VZY)がその上にエピタキシャル成長させた窒化物半導体によって受け継がれるということである。それは欠陥集合領域Hが単に欠陥が多いからというのではなくて結晶方位が全く反転しているからである。欠陥集合領域HのN面の上に成長した分離層Qや上層部BはやはりN面を上面として成長しなければならない。エピタキシャル成長というのはそういうことである。ところがN面とGa面では選択性があり結晶方位は保持されるから成長層の数や厚みが増えてもそれは不変の性質として維持される。 Even when the isolation layer Q is grown, it hardly grows on the defect gathering region H, but grows only on the low defect region ZY. When the upper layer portion B is formed thereon, it does not grow on the defect gathering region H but grows only on the low defect region ZY. That is, the growth rate selectivity property (V H <V ZY ) of the defect position control substrate S is inherited by the nitride semiconductor epitaxially grown thereon. This is because the defect gathering region H is not simply because there are many defects, but because the crystal orientation is completely reversed. The isolation layer Q and the upper layer portion B grown on the N surface of the defect collecting region H must also be grown with the N surface as the upper surface. That's what epitaxial growth is all about. However, the N-plane and Ga-plane have selectivity and the crystal orientation is maintained, so that even if the number and thickness of the growth layers increase, it is maintained as an invariant property.

理想的には、成長層は低欠陥領域ZYだけに載り、欠陥集合領域Hの上にはエピタキシャル成長層が載らないということになる。多少欠陥集合領域Hの上に結晶が薄く載ってもそれはKOHでエッチングすると簡単に取れてしまう。それによって欠陥集合領域H上の境界線溝がハッキリする。   Ideally, the growth layer is placed only on the low defect region ZY, and the epitaxial growth layer is not placed on the defect assembly region H. Even if the crystal is thinly deposited on the defect gathering region H, it can be easily removed by etching with KOH. As a result, the boundary groove on the defect gathering region H is clear.

そこでエピタキシャル成長した結晶に、レーザ照射による衝撃や機械的な応力を加えると、上層部Bが、欠陥位置制御基板Sから簡単に取れる。上下方向の分離とともに横方向にもチップ分離する。そのように本発明は、欠陥位置制御基板SのHとZYでの成長速度の違いを有効に利用している。   Therefore, when an impact or mechanical stress due to laser irradiation is applied to the epitaxially grown crystal, the upper layer portion B can be easily removed from the defect position control substrate S. Chip separation is performed in the horizontal direction as well as in the vertical direction. As described above, the present invention effectively utilizes the difference in growth rate between H and ZY of the defect position control substrate S.

図16、図18、図19、図20などの閉曲線の欠陥集合領域Hとそれで囲まれる低欠陥領域ZYを含むAlInGaN欠陥位置制御基板Sを本発明の出発基板として採用できる。   The AlInGaN defect position control substrate S including the closed curve defect gathering region H and the low defect region ZY surrounded by the defect gathering region H as shown in FIGS. 16, 18, 19, and 20 can be used as the starting substrate of the present invention.

[2.分離層Q(図21)]
分離層Qは欠陥位置制御基板Sと上層部Bの間にあって上下分離するときに消失或いは破断するものである。欠陥集合領域Hの上では成長しにくく低欠陥領域ZYの上では成長しやすいという選択性は分離層Qに対してもあるので好都合である。図21には欠陥位置制御基板Sの上に分離層Qを成長させた状態を示す。低欠陥領域ZYの上(AlInGa面)には成長するが、欠陥集合領域Hの上(N面)には殆ど成長しない。成長時間や材料の節減のため分離層Qは十分に薄いものであることが望ましい。
[2. Separation layer Q (FIG. 21)]
The separation layer Q is between the defect position control substrate S and the upper layer portion B, and disappears or breaks when the separation layer Q is vertically separated. This is advantageous because the isolation layer Q has a selectivity that it is difficult to grow on the defect gathering region H and that it is easy to grow on the low defect region ZY. FIG. 21 shows a state in which the separation layer Q is grown on the defect position control substrate S. Although it grows on the low defect region ZY (AlInGa surface), it hardly grows on the defect assembly region H (N surface). It is desirable that the separation layer Q be sufficiently thin in order to save growth time and material.

分離層Qは例えば3nm〜1000nm程度の厚みとする。1000nmを越えてもよいのであるが材料が無駄である。3nm以下であるとレ−ザ光を選択的に吸収して分離層Qから分離するという訳に行かない。上下分離手段Wによって分離層Qは省くこともできる。上下分離手段Wによって分離層Qは異なる。レーザ照射Lによって分離する場合はバンドギャップEgqが欠陥位置制御基板SのバンドギャップEgs、上層部Bの最小バンドギャップEgbよりも小さいという条件がある。それに加えて、レーザの波長λがこれらバンドギャップの中間のエネルギーを持つという条件が必要である。   The separation layer Q has a thickness of about 3 nm to 1000 nm, for example. Although it may exceed 1000 nm, the material is wasted. If it is 3 nm or less, laser light is selectively absorbed and separated from the separation layer Q. The separation layer Q can be omitted by the vertical separation means W. The separation layer Q differs depending on the vertical separation means W. In the case of separation by laser irradiation L, there is a condition that the band gap Egq is smaller than the band gap Egs of the defect position control substrate S and the minimum band gap Egb of the upper layer portion B. In addition, the condition that the wavelength λ of the laser has energy in the middle of these band gaps is necessary.

Egq<hc/λ<Egs、Egq<hc/λ<Egb     Egq <hc / λ <Egs, Egq <hc / λ <Egb

半導体はバンドギャップより小さいエネルギー(hc/λ)の光を吸収できないが、バンドギャップより大きいエネルギーの光を吸収することができる。図28はそれを説明する。欠陥位置制御基板Sの上に分離層Q、上層部Bが成長しているとする。その右側にバンドギャップEgを書いている。レーザ光のエネルギーはhν(hはプランク定数、νは波数ν=c/λ)によって表される。分離層Qのバンドギャップはhνより小さく、上層部Bのバンドギャップはばらつきはあるがhνより大きい。上の不等式のような波長のレ−ザ光は、上層部B、欠陥位置制御基板Sを透過するが、分離層Qで全部吸収される。分離層Qが急速に加熱され分解されるから分離層Qを切断面として上層部Bと欠陥位置制御基板Sが上下分離する。 A semiconductor cannot absorb light with energy (hc / λ) smaller than the band gap, but can absorb light with energy larger than the band gap. FIG. 28 illustrates this. It is assumed that the separation layer Q and the upper layer part B are grown on the defect position control substrate S. The band gap Eg is written on the right side. The energy of the laser beam is represented by hν (h is Planck's constant, ν is wave number ν = c / λ). The band gap of the separation layer Q is smaller than hν, and the band gap of the upper layer portion B is larger than hν although there is variation. Laser light having a wavelength like the above inequality is transmitted through the upper layer portion B and the defect position control substrate S, but is completely absorbed by the separation layer Q. Since the separation layer Q is rapidly heated and decomposed, the upper layer portion B and the defect position control substrate S are vertically separated using the separation layer Q as a cut surface.

上の不等式を満たす分離層Qの素材として、例えばInN層がバンドギャップが小さくてどのようなB、Sの組み合わせに対しても利用できる。InNはあまり用途がないし良い結晶ができないせいもあり長い間バンドギャップがいくらか分からず、2eVとか1.7eVとか言われていた。それが現在は0.7eV程度らしいということが分かっている。そのためInNのバンドギャップはGaN、AlNより低く、それらの混晶であるAlInGaNのどれよりもバンドギャップが低いものとなる。   As a material of the separation layer Q satisfying the above inequality, for example, the InN layer has a small band gap and can be used for any combination of B and S. InN has been used for a long time because it was not very useful and could not produce a good crystal. It turns out that it seems to be about 0.7eV now. Therefore, the band gap of InN is lower than that of GaN and AlN, and the band gap is lower than any of AlInGaN which is a mixed crystal thereof.

上下分離手段Wが機械的なものである場合は、分離層Qは機械的に脆い素材とする。例えばC(炭素)、Fe(鉄)、Mg(マグネシウム)の何れかをドープしたGaN結晶等を分離層Qとする。C、Fe、Mg等をドープしたGaNは脆く剥がれやすい結晶を作る。上下の層B,Qに横方向のずり応力を掛けるか、上下の層B,Qを吸着して引っ張り応力を掛ける。それによって上層部Bが欠陥位置制御基板Sから離れる。   When the upper and lower separation means W is mechanical, the separation layer Q is made of a mechanically fragile material. For example, the separation layer Q is a GaN crystal doped with any of C (carbon), Fe (iron), and Mg (magnesium). GaN doped with C, Fe, Mg or the like forms a brittle and easy-to-peel crystal. A lateral shear stress is applied to the upper and lower layers B and Q, or a tensile stress is applied by adsorbing the upper and lower layers B and Q. As a result, the upper layer portion B is separated from the defect position control substrate S.

[3.上層部B(図22)]
分離層Qの上に上層部Bをエピタキシャル成長させる。様々な組成を持つ窒化物半導体層の積層体である。欠陥集合領域Hの上には殆ど成長せず、低欠陥領域ZYの上にのみ成長する。だから図22のように、低欠陥領域ZYの上に台形(メサ型)の上層部Bが成長する。図22は上面の電極Eを形成しない場合である。欠陥集合領域Hの上に当たる部分は境界線となる。これが欠陥位置制御基板Sの好都合なところである。台形1つがデバイスに対応する。
[3. Upper layer part B (FIG. 22)]
The upper layer portion B is epitaxially grown on the separation layer Q. It is a laminated body of nitride semiconductor layers having various compositions. It hardly grows on the defect gathering region H and grows only on the low defect region ZY. Therefore, as shown in FIG. 22, a trapezoidal (mesa-type) upper layer portion B grows on the low defect region ZY. FIG. 22 shows a case where the upper surface electrode E is not formed. The portion that hits the defect gathering region H becomes a boundary line. This is an advantage of the defect position control substrate S. One trapezoid corresponds to the device.

本発明は発光ダイオード、レ−ザダイオードなどの発光素子、整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、HEMT(High Electron Mobility Transistor:高電子移動度トランジスタ)などの電子素子、温度センサ、圧力センサ、放射線センサ、可視/紫外光検出器などの半導体センサ、SAWデバイス(Surface Acoustic Wave Device):表面弾性波素子)、振動子、共振器、発振器、MEMS(Micro Electro Mechanical System)部品、圧電アクチュエータ等のデバイス用の基板として広く用いられる。上層部Bの構造は窒化物半導体系のデバイスの目的によって異なってくる。本発明において上層部Bの構造は多様である。   The present invention relates to a light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode, a rectifier, a bipolar transistor, a field effect transistor, an electronic element such as a HEMT (High Electron Mobility Transistor), a temperature sensor, a pressure sensor, or a radiation sensor. For semiconductor sensors such as visible / ultraviolet light detectors, SAW devices (Surface Acoustic Wave Devices), vibrators, resonators, oscillators, MEMS (Micro Electro Mechanical System) components, piezoelectric actuators, etc. Widely used as a substrate. The structure of the upper layer portion B varies depending on the purpose of the nitride semiconductor device. In the present invention, the structure of the upper layer portion B is various.

発光素子の場合は、基板部分、バッファ層、クラッド層、活性層、クラッド層、コンタクト層という構造となる。「基板部分」というのは、欠陥位置制御基板の一部ではない。欠陥位置制御基板Sは回収して再利用するからデバイスの一部にならない。チップ分離したときに機械的強度を維持するための基幹となる部分が必要である。その部分がここでいう「基板部分」である。後では単にn−GaN基板とか、n−GaNとか書くが、欠陥位置制御基板Sの一部と解してはならない。図37〜図40に完成したデバイスの縦断面図を示す。上層部Bというのは、完成したデバイスから上電極や下電極を除去した層構造の部分である。   In the case of a light emitting element, the structure is a substrate portion, a buffer layer, a clad layer, an active layer, a clad layer, and a contact layer. The “substrate portion” is not a part of the defect position control substrate. Since the defect position control substrate S is recovered and reused, it does not become a part of the device. A part that becomes a backbone for maintaining the mechanical strength when the chips are separated is necessary. That portion is the “substrate portion” here. Later, it is simply written as n-GaN substrate or n-GaN, but it should not be interpreted as a part of the defect position control substrate S. 37 to 40 show longitudinal sectional views of the completed device. The upper layer portion B is a layer structure portion obtained by removing the upper electrode and the lower electrode from the completed device.

受光素子の場合は基板部分、バッファ層、受光層、窓層、コンタクト層というようになる。ショットキーダイオードの場合は、基板部分、n型層ということである。HEMTの場合は基板部分,i型層、i型層というような構造となる。上層部Bを欠陥位置制御基板Sから分離した後、n側電極、p側電極を形成する。より具体的に上層部Bを述べる。   In the case of the light receiving element, the substrate portion, the buffer layer, the light receiving layer, the window layer, and the contact layer are used. In the case of a Schottky diode, it means a substrate portion and an n-type layer. In the case of HEMT, the structure is a substrate portion, an i-type layer, and an i-type layer. After separating the upper layer portion B from the defect position control substrate S, an n-side electrode and a p-side electrode are formed. The upper layer part B will be described more specifically.

(LEDの場合:図37)上から順に
p型GaN層65
p型AlGaN層64
GaN/InGaN−MQW63 (GaN/InGaN)
AlGaN層62
n型GaN層60
n型GaN層60が前記の基板部分に当たる。ここでMQW63はGaNとInGaNの2層を3回積層したものである。
(In the case of LED: Fig. 37) From top to bottom
p-type GaN layer 65
p-type AlGaN layer 64
GaN / InGaN-MQW63 (GaN / InGaN) 3
AlGaN layer 62
n-type GaN layer 60
The n-type GaN layer 60 hits the substrate portion. Here, MQW63 is formed by laminating two layers of GaN and InGaN three times.

(HEMTの場合;図38)上から順に
i−AlGaN73
i−GaN72
GaN基板70
GaN基板70が前記の基板部分に当たる。
(In the case of HEMT; Fig. 38) From top to bottom
i-AlGaN73
i-GaN72
GaN substrate 70
The GaN substrate 70 hits the substrate portion.

(ショットキーダイオードの場合;図39)上から順に
―GaN82
n−GaN基板80
n−GaN基板80が前記の基板部分に当たる。
(In the case of a Schottky diode; Fig. 39) From top to bottom
n ― ― GaN82
n-GaN substrate 80
The n-GaN substrate 80 hits the substrate portion.

(縦型MISトランジスタの場合;図40)
上から順に
型GaN95
p型GaN93
−GaN92
n−GaN基板90
n−GaN基板90が前記の基板部分に当たる。
(In the case of a vertical MIS transistor; FIG. 40)
N + type GaN95 from top to bottom
p-type GaN93
n GaN 92
n-GaN substrate 90
The n-GaN substrate 90 hits the substrate portion.

[4.上層部B+電極E(図26)]
上層部Bはエピタキシャル成長層の積層体であるが、その上に電極Eを形成した状態までウエハ−プロセスで行ってから上層部Bと欠陥位置制御基板Sを分離する場合もある。基板部分がn型であれば、上層部Bの上の電極はp側電極であることが多い。しかし素子構造によっては上面にp側、n側電極の両方を設けることもできる。そのようにすれば通常のウエハ−プロセスと同じで電極形成もウエハ−プロセスの中で行うことができる。上層部Bは、発光素子の場合は、基板部分、バッファ層、クラッド層、活性層、クラッド層、コンタクト層、電極という構造となる。受光素子の場合は基板部分、バッファ層、受光層、窓層、コンタクト層、電極のような構造になる。ショットキーダイオードの場合は、基板部分、n型層、ショットキー電極ということである。HEMTの場合は基板部分、i型層、i型層、電極という構造となる。上層部Bを欠陥位置制御基板Sから分離した後チップCの裏面に残りの電極を形成する。
[4. Upper layer B + electrode E (FIG. 26)]
The upper layer part B is a stacked body of epitaxially grown layers. In some cases, the upper layer part B and the defect position control substrate S are separated after the wafer process is performed until the electrode E is formed thereon. If the substrate portion is n-type, the electrode on the upper layer portion B is often a p-side electrode. However, depending on the element structure, both the p-side and n-side electrodes can be provided on the upper surface. By doing so, electrode formation can be performed in the wafer process as in the normal wafer process. In the case of a light emitting device, the upper layer portion B has a structure of a substrate portion, a buffer layer, a cladding layer, an active layer, a cladding layer, a contact layer, and an electrode. In the case of a light receiving element, it has a structure such as a substrate portion, a buffer layer, a light receiving layer, a window layer, a contact layer, and an electrode. In the case of a Schottky diode, it means a substrate portion, an n-type layer, and a Schottky electrode. In the case of HEMT, the structure is a substrate portion, an i-type layer, an i-type layer, and an electrode. After separating the upper layer portion B from the defect position control substrate S, the remaining electrodes are formed on the back surface of the chip C.

(LEDの場合;図37)上から順に
p電極(ニッケルNi)66
p型GaN層65
p型AlGaN層64
GaN/InGaN−MQW63 (GaN/InGaN)
AlGaN層62
n型GaN層60
ここでMQWはGaNとInGaNの2層を3回積層したものである。
(In the case of LED; Fig. 37) From top to bottom
p electrode (nickel Ni) 66
p-type GaN layer 65
p-type AlGaN layer 64
GaN / InGaN-MQW63 (GaN / InGaN) 3
AlGaN layer 62
n-type GaN layer 60
Here, MQW is obtained by laminating two layers of GaN and InGaN three times.

(HEMTの場合;図38)上から順に
ソース電極74、ドレイン電極(Ti/Al/Ti/Au)75、ゲート電極(Au)76
i−AlGaN73
i−GaN72
GaN基板70
(In the case of HEMT; Fig. 38) From top to bottom
Source electrode 74, drain electrode (Ti / Al / Ti / Au) 75, gate electrode (Au) 76
i-AlGaN73
i-GaN72
GaN substrate 70

(ショットキーダイオードの場合;図39)上から順に
ショトキー電極(Au)83
−GaN82
n−GaN基板80
(In the case of a Schottky diode; Fig. 39) From top to bottom
Schottky electrode (Au) 83
n GaN 82
n-GaN substrate 80

(縦型MISトランジスタの場合;図40)
上から順に
ソース電極(Ti/Al/Ti/Au)97
ゲート電極(Au)99
型GaN95
p型GaN93
−GaN92
n−GaN基板90
(In the case of a vertical MIS transistor; FIG. 40)
Source electrode (Ti / Al / Ti / Au) 97 in order from the top
Gate electrode (Au) 99
n + type GaN95
p-type GaN93
n GaN 92
n-GaN substrate 90

[5.上下水平分離手段(図23、図27)]
次に上層部Bを欠陥位置制御基板Sから上下方向に分離する。図23、図27にそれを示す。分離層Qの部分を破壊して、上層部Bと欠陥位置制御基板Sを上下に分離する。分離手段について述べる。上層部Bは欠陥集合領域Hを境界として横方向には予め分離しているから、本発明の場合は上下方向に分離すると同時に横方向にチップ分離する。だから分離手段というのは上下水平方向の分離手段だということになる。レーザ照射による手段と機械的な手段がある。また分離層Qを用いる場合と分離層Qを用いない場合がある。
[5. Vertical separation means (FIGS. 23 and 27)]
Next, the upper layer part B is separated from the defect position control substrate S in the vertical direction. This is shown in FIGS. The part of the separation layer Q is destroyed, and the upper layer part B and the defect position control substrate S are separated vertically. The separation means will be described. Since the upper layer part B is separated in advance in the lateral direction with the defect gathering region H as a boundary, in the case of the present invention, it is separated in the vertical direction and at the same time, in the lateral direction. Therefore, the separation means is the vertical and horizontal separation means. There are means by laser irradiation and mechanical means. In addition, the separation layer Q may be used or the separation layer Q may not be used.

(5A.分離層Qを用いレーザ照射で分離する場合)
欠陥位置制御基板Sと上層部Bの間に分離層Qを形成する。分離層Qの厚みは3nm〜1000nmである。分離層Qも欠陥集合領域Hの上には成長しにくく低欠陥領域ZYの上に成長しやすいという便利な性質がある。レーザ照射によって分離層Qだけを分解させるという場合は、分離層Qのバンドギャップが半導体層のどれよりも狭いものとし、半導体レーザのエネルギーが分離層Qのバンドギャップより大きく、その他の半導体層のどれよりも小さくなるようにする。分離層QのバンドギャップをEgqとし、欠陥位置制御基板SのバンドギャップをEgsとし、上層部Bのj番面の層のバンドギャップをEgjとする。レ−ザ光波長λ及び分離層Q、上層部B、欠陥位置制御基板Sに課せられた条件はEgq<hc/λ<Egs及びEgq<hc/λ<min{Egj}である。
(5A. Separation by laser irradiation using the separation layer Q)
A separation layer Q is formed between the defect position control substrate S and the upper layer part B. The thickness of the separation layer Q is 3 nm to 1000 nm. The isolation layer Q also has a convenient property that it is difficult to grow on the defect gathering region H and easily grows on the low defect region ZY. When only the separation layer Q is decomposed by laser irradiation, the band gap of the separation layer Q is narrower than any of the semiconductor layers, the energy of the semiconductor laser is larger than the band gap of the separation layer Q, and other semiconductor layers Make it smaller than any of them. The band gap of the separation layer Q is defined as Egq, the band gap of the defect position control substrate S is defined as Egs, and the band gap of the jth surface layer of the upper layer portion B is defined as Egj. The conditions imposed on the laser light wavelength λ and the separation layer Q, the upper layer B, and the defect position control substrate S are Egq <hc / λ <Egs and Egq <hc / λ <min {Egj}.

半導体、絶縁体はバンドギャップより小さいエネルギーの光を透過し、バンドギャップより大きいエネルギーの光を吸収する。それは図28に示す通りである。上の不等式を満たすレ−ザ光を当てると、分離層Qがレ−ザ光を吸収して加熱され熱分解し消失する。だから上層部Bと欠陥位置制御基板Sが上下方向に瞬時に分離する。InN層を例えば分離層Qとする。これはAlGaInN結晶の中で最もバンドギャップが小さいのでレ−ザ光を選択的に吸収し熱分解する。
上層部Bでは、欠陥集合領域Hで成長層が薄く弱いので欠陥集合領域Hを境界線として自然にチップ分離できる。上下方向分離と同時に水平方向分離できチップCが切り放される。分離層Qの残留物Q’が欠陥位置制御基板Sに残ることもある。それは研磨やエッチング等で除去できる。表面が平坦平滑になった欠陥位置制御基板Sは再利用できる。
Semiconductors and insulators transmit light having energy smaller than the band gap and absorb light having energy larger than the band gap. This is as shown in FIG. When laser light satisfying the above inequality is applied, the separation layer Q absorbs the laser light and is heated and thermally decomposed and disappears. Therefore, the upper layer part B and the defect position control substrate S are instantaneously separated in the vertical direction. For example, the InN layer is a separation layer Q. Since this has the smallest band gap among AlGaInN crystals, it selectively absorbs laser light and thermally decomposes.
In the upper layer portion B, since the growth layer is thin and weak in the defect gathering region H, the chips can be naturally separated using the defect gathering region H as a boundary line. Simultaneously with vertical separation, horizontal separation is possible, and chip C is cut off. The residue Q ′ of the separation layer Q may remain on the defect position control substrate S. It can be removed by polishing or etching. The defect position control substrate S having a flat and smooth surface can be reused.

(5B.分離層Qを用い機械的手段で分離する場合)
欠陥位置制御基板Sと上層部Bの間に分離層Qを形成する。分離層Qの厚みは3nm〜1000nmである。機械的手段で分離層Qを境界として上層部Bと欠陥位置制御基板Sを上下に分離する。脆い結晶であることが分離層Qに求められる。例えば、炭素C、マグネシウムMg、鉄FeをドープしたGaN膜を脆性の分離層Qとすることができる。欠陥位置制御基板Sを固定し上層部Bを引上げると脆性の分離層Qから分離する。
(5B. Separation by mechanical means using separation layer Q)
A separation layer Q is formed between the defect position control substrate S and the upper layer part B. The thickness of the separation layer Q is 3 nm to 1000 nm. The upper layer part B and the defect position control substrate S are separated vertically by a mechanical means with the separation layer Q as a boundary. The separation layer Q is required to be a brittle crystal. For example, a GaN film doped with carbon C, magnesium Mg, and iron Fe can be used as the brittle separation layer Q. When the defect position control substrate S is fixed and the upper layer part B is pulled up, it is separated from the brittle separation layer Q.

(5C.分離層Qを用いずレーザ照射で分離する場合)
分離層Qを用いないで上下分離することもできる。欠陥位置制御基板Sの上に直接に上層部Bを形成する。この場合は、犠牲となって破断する部分がないので機械的手段で上下分離するという訳に行かない。だから機械的な分離手段を適用することができない。レーザ照射による光分離だけが可能である。この場合は、レ−ザ光を上層部Bが吸収して一部が分解して欠陥位置制御基板Sから上下分離するということになる。欠陥位置制御基板SのバンドギャップEgsと上層部Bのバンドギャップの最小値Egbとレーザ波長λはEgb<hc/λ<Egsという不等式を満足しなければならない。
(5C. When separating by laser irradiation without using the separation layer Q)
The upper and lower layers can be separated without using the separation layer Q. The upper layer portion B is formed directly on the defect position control substrate S. In this case, since there is no portion to be broken at the sacrifice, it cannot be separated vertically by mechanical means. So mechanical separation means cannot be applied. Only light separation by laser irradiation is possible. In this case, the upper layer portion B absorbs the laser light and a part of the laser beam is decomposed to be separated from the defect position control substrate S in the vertical direction. The band gap Egs of the defect position control substrate S, the minimum band gap Egb of the upper layer portion B, and the laser wavelength λ must satisfy the inequality Egb <hc / λ <Egs.

[6.上面電極の形成(図24)]
図23のように上層部Bがチップ分離される。その個々のチップCの上面に上側電極P、Pを形成する。図24に示す用に上側電極を持つチップができる。これは図21〜23に示す用にウエハ−プロセスで上側電極P、Pを形成しなかった場合である。しかし図26、図27のように、ウエハ−プロセスで上側電極P,Pを形成することもできる。その場合はチップ分離してからの上側電極P、Pの形成は不要である。
[6. Formation of upper surface electrode (FIG. 24)]
As shown in FIG. 23, the upper layer B is separated into chips. Upper electrodes P and P are formed on the upper surface of each chip C. A chip having an upper electrode can be formed as shown in FIG. This is a case where the upper electrodes P, P are not formed by the wafer process as shown in FIGS. However, as shown in FIGS. 26 and 27, the upper electrodes P and P can be formed by a wafer process. In that case, it is not necessary to form the upper electrodes P and P after separating the chips.

[7.下面電極の形成(図25)]
次にチップ毎に上層部Bの裏面に下側電極Rを形成する。これによってデバイスチップができる。ウエハ−プロセスの過程で下側電極Rを形成できないのが本発明の欠点である。しかし図38のように下側電極Rが不要のものもある。
[7. Formation of bottom electrode (FIG. 25)]
Next, the lower electrode R is formed on the back surface of the upper layer portion B for each chip. This makes a device chip. It is a disadvantage of the present invention that the lower electrode R cannot be formed during the wafer process. However, there is a case where the lower electrode R is unnecessary as shown in FIG.

[8.チップの形状の整形(図29〜図36)]
欠陥集合領域Hを境界とする成長をした上層部Bはメサ型(台形)になることが多い。メサ型でもデバイスとして機能することもある。しかし上下面が同じ大きさの直方体チップが良いという場合もある。その場合はチップ分離してから側面、端面を研磨して側壁を直角に仕上げる。
[8. Chip shape shaping (FIGS. 29 to 36)]
The upper layer B that has grown with the defect gathering region H as a boundary often becomes a mesa shape (trapezoid). Even a mesa type may function as a device. However, there are cases where a rectangular parallelepiped chip having the same size on the upper and lower surfaces is preferable. In this case, after separating the chips, the side surfaces and end surfaces are polished to finish the side walls at right angles.

図29は正方形底面、上面を持つメサ型のチップCを示す。メサ型であっても良い場合はこのままの形状とする。また図30のように端面、側面を加工してこれらの面を直角にした直方体のデバイスとすることもできる。図31はチップ分離した正三角形のメサ型のチップCである。端面を加工して図32のような端面が直角の正三角形チップCとすることもできる。図33はメサ型の平行四辺形チップCである。これもそのまま使えるし、図34のように端面を直角にした平行四辺形のチップCとすることもできる。図35はメサ型の正六角形チップCである。これも加工して図36のような端面が直角の正六角形チップCとすることもできる。   FIG. 29 shows a mesa chip C having a square bottom surface and a top surface. If it may be a mesa type, the shape is kept as it is. Further, as shown in FIG. 30, a rectangular parallelepiped device in which end faces and side faces are machined to make these faces perpendicular to each other can be obtained. FIG. 31 shows an equilateral triangular mesa chip C separated from the chip. The end face can be processed into a regular triangular chip C having a right end face as shown in FIG. FIG. 33 shows a mesa parallelogram chip C. FIG. This can also be used as it is, or it can be a parallelogram chip C whose end face is perpendicular as shown in FIG. FIG. 35 shows a mesa-shaped regular hexagonal tip C. FIG. This can also be processed into a regular hexagonal tip C having a right end face as shown in FIG.

[9.最終的なデバイスの形状(図37〜図40)]
メサ型でもいいのであるが、ここでは端面側面を直角にしたデバイスの電極を付けたチップCの状態を示す。積層構造は欠陥位置制御基板Sを含まず上層部Bだけからなる。上層部Bの厚みは10μm〜600μmとする。通常の半導体デバイスのように基板も含むように切り出したものは基板が厚いのでデバイスの積層部の厚みは300μm〜600μm程度ある。しかし本発明は、半導体積層構造は上層部Bだけからなるので、上層部B厚みが10μm〜300μmであることも可能である。
[9. Final device shape (FIGS. 37 to 40)]
Although it may be a mesa type, here, the state of the chip C to which the electrode of the device with the end face side surface made perpendicular is shown. The laminated structure does not include the defect position control substrate S and consists only of the upper layer portion B. The thickness of the upper layer part B shall be 10 micrometers-600 micrometers. Since a substrate cut out to include a substrate like a normal semiconductor device has a thick substrate, the thickness of the stacked portion of the device is about 300 μm to 600 μm. However, in the present invention, since the semiconductor laminated structure is composed of only the upper layer portion B, the upper layer portion B thickness can be 10 μm to 300 μm.

(LEDの場合;図37)上から順に
p電極(ニッケルNi)66
p型GaN層65
p型AlGaN層64
GaN/InGaN−MQW63 (GaN/InGaN)
AlGaN層62
n型GaN層60
n電極(Ti/Al/Ti/Au)67
(In the case of LED; Fig. 37) From top to bottom
p electrode (nickel Ni) 66
p-type GaN layer 65
p-type AlGaN layer 64
GaN / InGaN-MQW63 (GaN / InGaN) 3
AlGaN layer 62
n-type GaN layer 60
n electrode (Ti / Al / Ti / Au) 67

(HEMTの場合;図38)上から順に
ソース電極74、ドレイン電極(Ti/Al/Ti/Au)75、ゲート電極(Au)76
i−AlGaN73
i−GaN72
GaN層70
(In the case of HEMT; Fig. 38) From top to bottom
Source electrode 74, drain electrode (Ti / Al / Ti / Au) 75, gate electrode (Au) 76
i-AlGaN73
i-GaN72
GaN layer 70

(ショットキーダイオードの場合;図39)上から順に
ショトキー電極(Au)83
−GaN82
n−GaN基板80
オーミック電極(n電極:Ti/Al/Ti/Au)84
(In the case of a Schottky diode; Fig. 39) From top to bottom
Schottky electrode (Au) 83
n GaN 82
n-GaN substrate 80
Ohmic electrode (n electrode: Ti / Al / Ti / Au) 84

(縦型MISトランジスタの場合;図40)
上から順に
ソース電極(Ti/Al/Ti/Au)97
ゲート電極(Al)99
型GaN95
p型GaN93
−GaN92
n−GaN基板90
ドレイン電極(Ti/Al/Ti/Au)94
(In the case of a vertical MIS transistor; FIG. 40)
Source electrode (Ti / Al / Ti / Au) 97 in order from the top
Gate electrode (Al) 99
n + type GaN95
p-type GaN93
n GaN 92
n-GaN substrate 90
Drain electrode (Ti / Al / Ti / Au) 94

S 欠陥位置制御基板
ZY 低欠陥領域
H 欠陥集合領域
B 上層部
C チップ
Y C面成長領域
Z 低欠陥単結晶領域
Q 分離層
60 n型GaN層
62 AlGaN層
63 MQW
64 p型AlGaN層
65 p型GaN層
66 p電極
67 n電極
70 GaN基板
72 i−GaN
73 i−AlGaN
74 ソース電極
75 ドレイン電極
76 ゲート電極
80 n−GaN基板
82 n−GaN
83 ショットキー電極
84 オーミック電極
90 n−GaN基板
92 n−GaN
93 p−GaN
94 ドレイン電極
95 n−GaN
97 ソース電極
99 ゲート電極
S Defect position control board
ZY low defect area
H Defect assembly area
B Upper layer
C chip
YC plane growth region
Z Low defect single crystal region
Q separation layer
60 n-type GaN layer
62 AlGaN layer
63 MQW
64 p-type AlGaN layer
65 p-type GaN layer
66 p-electrode
67 n-electrode
70 GaN substrate
72 i-GaN
73 i-AlGaN
74 Source electrode
75 Drain electrode
76 Gate electrode
80 n-GaN substrate
82 n −GaN
83 Schottky electrode
84 Ohmic electrode
90 n-GaN substrate
92 n -GaN
93 p-GaN
94 Drain electrode
95 n + -GaN
97 Source electrode
99 Gate electrode

Claims (11)

半導体デバイスであるチップの上面にはデバイスを構成するための複数の窒化物半導体層(AlujInvjGa1−uj−vjN:0≦u≦1、0≦v≦1、u+v≦1)を積層した上層部を有し、チップの周囲の端面が全て結晶成長によるファセットにより形成されたメサ型を有していることを特徴とする窒化物半導体デバイス。 A plurality of nitride semiconductor layers (Al uj In vj Ga 1 -uj-vj N: 0 ≦ u j ≦ 1, 0 ≦ v j ≦ 1, u j are formed on the upper surface of a chip which is a semiconductor device. A nitride semiconductor device having an upper layer portion in which + v j ≦ 1) is laminated, and having a mesa type in which end faces around the chip are all formed by facet by crystal growth. 厚みが10μm〜600μmで、水平方向の寸法が0.2mm〜50mmであることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体デバイス。   The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor device has a thickness of 10 µm to 600 µm and a horizontal dimension of 0.2 mm to 50 mm. 閉曲線状に形成された欠陥集合領域Hと欠陥集合領域Hによって囲まれた低欠陥領域ZYを含む窒化物半導体(AlInGa1−x−yN:0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)欠陥位置制御基板Sの上に、デバイスを構成するための複数のし窒化物半導体層(AlujInvjGa1−uj−vjN:0≦u≦1、0≦v≦1、u+v≦1)を積層て上層部Bを形成する工程と、上層部Bを欠陥位置制御基板Sから上下に分離する工程とを含み、上層部Bを該上下分離工程と同時に横方向に欠陥集合領域Hに沿って分離して個々のチップに分離し、チップ端面が成長によるファセットで形成されており、メサ型の形状をしており、厚みが10μm〜600μmで、水平方向の寸法が0.2mm〜50mmであることを特徴とする窒化物半導体デバイス。 Nitride semiconductor (Al x In y Ga 1-xy N: 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y) including a defect assembly region H formed in a closed curve shape and a low defect region ZY surrounded by the defect assembly region H ≦ 1, x + y ≦ 1) On the defect position control substrate S, a plurality of silicon nitride semiconductor layers (Al uj In vj Ga 1 -uj-vj N: 0 ≦ u j ≦ 1, 0 ≦ v j ≦ 1, u j + v j ≦ 1) and forming the upper layer portion B, and separating the upper layer portion B from the defect position control substrate S up and down. Simultaneously with the separation step, the wafer is separated along the defect collecting region H in the lateral direction and separated into individual chips, the chip end faces are formed by growth facets, have a mesa shape, and have a thickness of 10 μm to 600 μm. And the horizontal dimension is 0.2 mm to 50 mm. Nitride semiconductor device characterized by and. 閉曲線状に形成された欠陥集合領域Hと欠陥集合領域Hによって囲まれた低欠陥領域ZYを含む窒化物半導体(AlInGa1−x−yN:0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)欠陥位置制御基板Sの上に、デバイスを構成するための複数の窒化物半導体層(AlujInvjGa1−uj−vjN:0≦u≦1、0≦v≦1、u+v≦1)を積層して上層部Bを形成する工程と、上層部Bを欠陥位置制御基板Sから上下に分離する工程とを含み、上層部Bを該上下分離工程と同時に横方向に欠陥集合領域Hに沿って分離して個々のチップに分離し、チップ端面が成長によるファセットで形成されており、厚みが10μm〜600μmで、水平方向の寸法が0.2mm〜50mmであることを特徴とする窒化物半導体デバイス。 Nitride semiconductor (Al x In y Ga 1-xy N: 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y) including a defect assembly region H formed in a closed curve shape and a low defect region ZY surrounded by the defect assembly region H ≦ 1, x + y ≦ 1) On the defect position control substrate S, a plurality of nitride semiconductor layers (Al uj In vj Ga 1-uj-vj N: 0 ≦ u j ≦ 1, 0 ≦ v j ≦ 1, u j + v j ≦ 1) to form an upper layer portion B, and a step of separating the upper layer portion B from the defect position control substrate S in the vertical direction. Simultaneously with the separation step, the wafer is separated along the defect collection region H in the lateral direction to be separated into individual chips, the chip end faces are formed by growth facets, the thickness is 10 μm to 600 μm, and the horizontal dimension is 0. Nitride half characterized by being 2 mm to 50 mm Body device. 閉曲線状に形成された欠陥集合領域H、と欠陥集合領域Hによって囲まれた低欠陥領域ZYを含む窒化物半導体(AlInGa1−x−yN:0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)欠陥位置制御基板Sの上に、バンドギャップEgqの狭い窒化物半導体の分離層Qを成長させ、その上にデバイスを構成するための複数の窒化物半導体層(AlujInvjGa1−uj−vjN:0≦u≦1、0≦v≦1、u+v≦1)を積層して上層部Bとし、分離層QのバンドギャップEgqより高く上層部Bの層のバンドギャップの最小値Egb(min{Egj})より低いエネルギーを持つ(Egq<hc/λ<Egb)レ−ザ光を照射することによって分離層Qを分解させ上層部Bを欠陥位置制御基板Sから上下に分離すると同時に横方向に欠陥集合領域Hに沿って分離して個々のチップに分離し、チップ端面が成長によるファセットで形成されており、メサ型の形状をしており、厚みが10μm〜600μmで、水平方向の寸法が0.2mm〜50mmであることを特徴とする窒化物半導体デバイス。 Nitride semiconductor (Al x In y Ga 1-xy N: 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ including defect assembly region H formed in a closed curve and low defect region ZY surrounded by defect assembly region H y ≦ 1, x + y ≦ 1) A nitride semiconductor isolation layer Q having a narrow band gap Egq is grown on a defect position control substrate S, and a plurality of nitride semiconductor layers (Al uj In vj Ga 1-uj-vj N: 0 ≦ u j ≦ 1, 0 ≦ v j ≦ 1, u j + v j ≦ 1) is formed as the upper layer portion B, which is higher than the band gap Egq of the separation layer Q The separation layer Q is decomposed by irradiating a laser beam (Egq <hc / λ <Egb) having an energy lower than the minimum value Egb (min {Egj}) of the band gap of the upper layer portion B, so that the upper layer portion B From the defect position control board S up and down At the same time as separating, along the defect gathering region H in the lateral direction, it is separated into individual chips, the chip end faces are formed by growth facets, have a mesa shape, and have a thickness of 10 μm to 600 μm A nitride semiconductor device having a horizontal dimension of 0.2 mm to 50 mm. 閉曲線状に形成された欠陥集合領域Hと欠陥集合領域Hによって囲まれた低欠陥領域ZYを含む窒化物半導体(AlInGa1−x−yN:0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)欠陥位置制御基板Sの上に、バンドギャップEgqの狭い窒化物半導体の分離層Qを成長させ、その上にデバイスを構成するための複数の窒化物半導体層(AlujInvjGa1−uj−vjN:0≦u≦1、0≦v≦1、u+v≦1)を積層して上層部Bとし、分離層QのバンドギャップEgqより高く上層部Bの層のバンドギャップの最小値Egb(min{Egj})より低いエネルギーを持つ(Egq<hc/λ<Egb)レ−ザ光を照射することによって分離層Qを分解させ上層部Bを欠陥位置制御基板Sから上下に分離すると同時に横方向に欠陥集合領域Hに沿って分離して個々のチップに分離し、チップ端面が成長によるファセットで形成されており、厚みが10μm〜600μmで、水平方向の寸法が0.2mm〜50mmであることを特徴とする窒化物半導体デバイス。 Nitride semiconductor (Al x In y Ga 1-xy N: 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y) including a defect assembly region H formed in a closed curve shape and a low defect region ZY surrounded by the defect assembly region H ≦ 1, x + y ≦ 1) A nitride semiconductor isolation layer Q having a narrow band gap Egq is grown on the defect position control substrate S, and a plurality of nitride semiconductor layers (Al uj ) for forming a device thereon are formed. In vj Ga 1-uj-vj N: 0 ≦ u j ≦ 1, 0 ≦ v j ≦ 1, u j + v j ≦ 1) is formed as an upper layer portion B, which is higher than the band gap Egq of the separation layer Q The separation layer Q is decomposed by irradiating laser light having a lower energy (Egq <hc / λ <Egb) than the minimum band gap Egb (min {Egj}) of the layer B, so that the upper layer B Separated vertically from defect position control board S At the same time, it is separated along the defect gathering region H in the lateral direction and separated into individual chips, the chip end faces are formed by growth facets, the thickness is 10 μm to 600 μm, and the horizontal dimension is 0.2 mm to A nitride semiconductor device having a thickness of 50 mm. 閉曲線状に形成された欠陥集合領域Hと欠陥集合領域Hによって囲まれた低欠陥領域ZYを含む窒化物半導体(AlInGa1−x−yN:0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)欠陥位置制御基板Sの上に、脆性の窒化物半導体の分離層Qを成長させ、その上にデバイスを構成するための複数の窒化物半導体層(AlujInvjGa1−uj−vjN:0≦u≦1、0≦v≦1、u+v≦1)を積層して上層部Bとし、欠陥位置制御基板Sと上層部Bとにずり又は引っ張り応力を加えて分離層Qを破壊して、上層部Bを欠陥位置制御基板Sから上下に分離すると同時に横方向に欠陥集合領域Hに沿って分離して個々のチップに分離し、チップ端面が成長によるファセットで形成されており、メサ型の形状をしており、厚みが10μm〜600μmで、水平方向の寸法が0.2mm〜50mmであることを特徴とする窒化物半導体デバイス。 Nitride semiconductor (Al x In y Ga 1-xy N: 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y) including a defect assembly region H formed in a closed curve shape and a low defect region ZY surrounded by the defect assembly region H ≦ 1, x + y ≦ 1) A brittle nitride semiconductor isolation layer Q is grown on the defect position control substrate S, and a plurality of nitride semiconductor layers (Al uj In vj Ga) for forming a device thereon are formed. 1-uj-vj N: 0 ≦ u j ≦ 1, 0 ≦ v j ≦ 1, u j + v j ≦ 1) are stacked to form the upper layer portion B, and the defect position control substrate S and the upper layer portion B are displaced or The separation layer Q is broken by applying a tensile stress, and the upper layer B is separated vertically from the defect position control substrate S, and at the same time, is separated along the defect collection region H in the lateral direction to be separated into individual chips. Is formed by growth facets and has a mesa shape Cage, the thickness was 10Myuemu~600myuemu, nitride semiconductor devices, wherein the horizontal dimension is 0.2Mm~50mm. 欠陥集合領域Hと低欠陥領域ZYを含み欠陥集合領域Hが低欠陥領域ZYを囲む閉曲線状に形成された窒化物半導体(AlInGa1−x−yN:0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)欠陥位置制御基板Sの上に、欠陥位置制御基板SのバンドギャップEgsより小さいバンドギャップEgjを持つデバイスを構成するための複数の窒化物半導体層(AlujInvjGa1−uj−vjN:0≦u≦1、0≦v≦1、u+v≦1)を積層して上層部Bとし、欠陥位置制御基板SのバンドギャップEgsより低く上層部Bの層のバンドギャップの最小値Egb(min{Egj})より高いエネルギーを持つ(Egq<hc/λ<Egs)レ−ザ光を照射することによって上層部Bの一部を分解させ上層部Bを欠陥位置制御基板Sから上下に分離すると同時に横方向に欠陥集合領域Hに沿って分離して個々のチップに分離し、チップ端面が成長によるファセットで形成されており、厚みが10μm〜600μmで、水平方向の寸法が0.2mm〜50mmであることを特徴とする窒化物半導体デバイス。 Nitride semiconductor (Al x In y Ga 1-xy N: 0 ≦ x ≦ 1, including defect assembly region H and low defect region ZY, in which defect assembly region H is formed in a closed curve surrounding low defect region ZY 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) A plurality of nitride semiconductor layers (Al uj for forming a device having a band gap Egj smaller than the band gap Egs of the defect position control substrate S on the defect position control substrate S In vj Ga 1-uj-vj N: 0 ≦ u j ≦ 1, 0 ≦ v j ≦ 1, u j + v j ≦ 1) are formed as the upper layer portion B, and from the band gap Egs of the defect position control substrate S A part of the upper layer part B is decomposed by irradiating laser light having a lower energy (Egq <hc / λ <Egs) than the minimum band gap Egb (min {Egj}) of the upper layer part B. The upper layer B is missing Separated vertically from the recessed position control substrate S along the defect gathering region H in the lateral direction and separated into individual chips, the chip end faces are formed by growth facets, and the thickness is 10 μm to 600 μm. A nitride semiconductor device having a horizontal dimension of 0.2 mm to 50 mm. 欠陥集合領域Hの上には窒化物系半導体は遅い成長速度で成長し、低欠陥領域ZYの上には窒化物系半導体は速い成長速度で成長するものであることを特徴とする請求項3〜8のいずれかに記載の窒化物系半導体デバイス。 4. The nitride-based semiconductor grows at a slow growth rate on the defect gathering region H, and the nitride-based semiconductor grows at a high growth rate on the low-defect region ZY. Nitride semiconductor device in any one of -8. 上層部Bの形成に続いて上部電極を形成し、チップ分離した後下部電極だけを形成することを特徴とする請求項3〜8の何れかに記載の窒化物半導体デバイス。   9. The nitride semiconductor device according to claim 3, wherein an upper electrode is formed following the formation of the upper layer portion B, and only the lower electrode is formed after chip separation. 上層部Bに引き続いて上部電極を形成せず、チップ分離した後上部電極と下部電極を形成することを特徴とする請求項3〜8の何れかに記載の窒化物半導体デバイス。   9. The nitride semiconductor device according to claim 3, wherein an upper electrode and a lower electrode are formed after chip separation without forming an upper electrode following the upper layer portion B.
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