JP2014057035A - Compound semiconductor device manufacturing method - Google Patents
Compound semiconductor device manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014057035A JP2014057035A JP2012219795A JP2012219795A JP2014057035A JP 2014057035 A JP2014057035 A JP 2014057035A JP 2012219795 A JP2012219795 A JP 2012219795A JP 2012219795 A JP2012219795 A JP 2012219795A JP 2014057035 A JP2014057035 A JP 2014057035A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- layer
- sic
- compound semiconductor
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
- H01L2224/9222—Sequential connecting processes
- H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
- H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1203—Rectifying Diode
- H01L2924/12032—Schottky diode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
本発明はパワー系化合物半導体、とりわけSiC基板を用いる半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a power compound semiconductor, particularly a SiC substrate.
図1において、従来から公表されている単結晶炭化ケイ素(SiC)基板に形成する縦構造のMOSFETの断面を示す。図1−aはSiC基板1を示す。SiC基板1はSiCベース基板2とSiCがエピタキシャル成長されたドリフト層6から成っている。SiCベース基板は高い不純物濃度(N++)を有する領域でSiC基板を製造する時に添加する不純物濃度で決まるものであり、厚さは200μm程度である。SiCエピタキシャル成長ドリフト層6はベース基板の上にエピタキシャル成長する時の濃度で決まり低濃度(N−)で、10μm程度の厚さとなっている。図1−bはその基板に形成した縦構造のMOSFETの断面図である。表面側にソース部11、ドレイン部12、ゲート電極13、ゲート膜14、Pウエル15を設けて、ドレイン部12は縦方向に電流パス16を設け、ドレイン電極19から電流をとる公知の構造である。NチャンネルMOSFETの事例では、SiC基板はMOSFET周辺がN−層、ソース部11はN+層、ドレイン部12はN層、チャンネル部がP層15から構成される。図1cはMOSFETがオフの時、すなわちドレインに逆バイアス電圧が印加される場合のP層の空乏層の拡がりを表している。事例では、空乏層到達点18は10μm程度の深さとなっている。この空乏層到達点までのSiCがN−層からなるドリフト層6であり、その到達点以上のSiCはN++層からなるベース基板部2である。パワーMOSFETにおいては、ドレイン電極19から表面のMOSFETドレイン12に至る抵抗分であるドリフト抵抗が重要ファクターである。ドリフト抵抗はベース基板2における抵抗分とドリフト層6における抵抗分との合計である。SiCベース基板2の厚さは、6インチ基板での反りや割れ、欠けなどの作業性を考慮して、200μm程度となっている。FIG. 1 shows a cross section of a vertically structured MOSFET formed on a conventionally disclosed single crystal silicon carbide (SiC) substrate. FIG. 1A shows the
図2において、MOSFET素子の断面図と実装図を示す。図2−aは図1−bに示した素子と同様である。表面側にゲート電極9、ソース電極10が形成されている。図2−bにおいて、ドレイン電極は素子が形成されている表面側とは反対の背面側(底面)にある。ドリフト抵抗を小さくするために、SiCベース基板2は素子形成後に40μm程度まで薄くしている。図2−bにおける素子のドリフト抵抗は、ベース基板2の部分の電流の経路29で発生するドリフト抵抗とドリフト層6の部分の電流経路30で発生するドリフト抵抗との合計である。ドリフト抵抗を出来るだけ小さくするためには、ベース基板の厚さを出来るだけ薄くすることが好ましい。作業性を考えると、ベース基板2とドリフト層2との合計の厚さ50μm程度が薄くするための限界である。この薄肉の基板は、基板の取り扱いに制約があるため、素子に分離す直前になされる。200μm程度から40μm程度へ薄くするのは通常は研磨でなされるが、SiCが硬いので研磨に時間を要している。図2−bにおいて、ゲート、ソースは表側であり、それを外部へ取り出すための電極がゲート電極9、ソース電極10である。図において、それぞれの電極と素子部のゲートとソースなどとの接続は配線層20でなされている。図2−cはリードフレームへ実装した構造図である。ベース基板部2とドリフト層部6とからなるSiC基板1は50μm程度となっており、この素子がヒートシンク33に実装されている。素子はリードフレーム35に装着され、それぞれドレイン電極19はヒートシンク33を介してドレインリードフレーム35に接続され、ゲート電極9はゲートリードフレーム36へ、ソース電極10はソースリードフレーム37へ接続される。これらがパッケージされて最終製品となる。FIG. 2 shows a cross-sectional view and a mounting view of the MOSFET element. FIG. 2A is the same as the element shown in FIG. A
図3において、図2−bで示したMOSFETの等価回路図を示す。MOSFETはドレイン22、ソース21、ゲート23から成り立っており、MOSFETの外部への電極は、ソース電極24、ドレイン電極25である。パワー素子で重要なドリフト抵抗は、ベース基板2の部分におけるドリフト抵抗27、及びドリフト層6の部分におけるドリフト抵抗28とからなっている。FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the MOSFET shown in FIG. The MOSFET is composed of a
SiC基板を用いる半導体素子が普及しない理由の一つにコストが低減しない事がある。その原因として、SiCのインゴットが有効に利用されていないことが挙げられる。図4において、インゴットから素子形成基板に至る工程におけるSiC基板の厚さの変化を示す。図4−aはSiC基板の元となる結晶体であるインゴット40を示している。円柱状に形状を整えて、直径6インチ(150mm)、厚さ2インチ(50mm)にした場合の事例である。インゴット40から200μm厚のSiC基板がダイアモンド鋸により切断され、一枚ずつのSiC基板41となる。その切断の切り代42の厚みは100μm程度である。このインゴットから取り出したSiC部分を本発明では原SiCと称する。図4−bは一枚の基板を示しており、図ではSiCの基板厚さは200μmである。この基板を図4−aから切り出すには、切り代42のカット層をダイアモンド鋸で切断する手法が一般的に用いられる。すなわち200μmの基板を切り出すのに100μmの切り代が必要であり、この段階で必要な基板の多くが切り代として捨てられているのが現実である。この状態で表面を研磨加工したのが図1、図2にて使用されるSiCベース基板2である。この基板はN++高濃度の基板であり、図2−aに示した素子形成に使用するにはN−の低濃度のSiC層が必要で、SiCエピタキシャル成長を10μm程度の厚さまでする必要がある。このエピタキシャル成長されたSiC部分を、原SiCと区別する為に、エピタキシャルSiCと呼ぶ。このエピタキシャルSiCがドリフト層6に形成され、その層に素子が形成されている状態を図2aに示した。図において、SiCベース基板2の厚さは200μmであり、SiCドリフト層6は10μmである。図2−bにおいてSiCベース基板2が研磨で薄肉化され40μmになった様子を示す。この段階でのSiC層ベース基板2だけを示したのが図4−cである。図4においてインゴットから得られる原SiCの変化の様子を見ることができる。すなわち図4−bにおいて、必要なベース基板(2)となる部分はベース基板41であり、破線で示す切り代相当部43は切断時に捨てられる部分である。図4−cにおいて、素子工程終了後の素子分離前に行われるベース基板2の薄肉化で薄くなったSiCを抽出した図を示す。ベース基板2は40μmと薄くなっており、200μから160μm部分が研磨により除去され、図では薄肉化された160μmの相当部44を示している。このようにインゴットの状態では300μm厚の原SiC層のうち最終的には40μmだけが有効に使用されている。これは一枚のSiC素子基板を得るために300μm厚の原SiCを使用していることを意味している。コストダウンの為には、この使用量を少なくすることが必要である。One of the reasons why semiconductor elements using SiC substrates are not widespread is that the cost is not reduced. The reason is that SiC ingots are not effectively used. FIG. 4 shows a change in the thickness of the SiC substrate in the process from the ingot to the element formation substrate. FIG. 4A shows an
本発明はこの様なSiCインゴット、すなわち原SiCの有効利用を行うことを課題としている。すなわち、一枚のSiC基板を得るために原SiCの使用をできるだけ少なくすることにある。図5はリードフレームに素子を実装した状態を示している。本発明の着眼点の一つは、この実装図において、SiCベース基板2とヒートシンク33の重複に着目するものである。図5において、SiC基板上のMOSFET素子は、メタライズ層に接合されたヒートシンク材33を介してリードフレーム35実装されている。図5において、SiCのMOSFET素子の構造を分析してみると、SiCとして本質的にMOSFET構造で必要なのは、N−層のドリフト層6だけで厚さは10μmである。N++のSiCベース層2は、6インチサイズの基板状態のまま素子形成工程で搬送するために必要な支持台となる層である。他の手段で素子形成工程を通せれば、SiCベース層2は無用なところである。一般的には,SiC厚が10μmでは薄すぎて取り扱いができないので、図1、2、3に言及したように200μm程度の厚さとされている。素子を実装する直前に研磨で薄くし、エピタキシャル成長で形成したドリフト層6を含めて厚さ50μm程度としている。また、N++のベース層2の下のヒートシンク層は、SiCのMOSFET部で発生する局所熱を放熱するために必要な部分である。この事例では50μm厚の銅材料を用いている。このような図5の構造において、本質的に必要なSiC層(N−層)であるドリフト層6に着目すると、10μm程度の厚さだけが必要である。図4において厚さ200μmの原SiCの部分は必ずしも必要ではなく、エピタキシャル成長された10μm程度だけか有効に使用されていることになる。原SiCは、原SiCにエピタキシャル成長される10μm程度の為に最小限存在すればということが判る。本発明の課題であるSiCインゴット有効利用は、切り代42の100μm相当部の低減と、基板41の200μm部のうちSiCエピタキシャル成長に必要なその表層だけ用いようとするものである。An object of the present invention is to make effective use of such SiC ingot, that is, raw SiC. That is, in order to obtain a single SiC substrate, the use of raw SiC is minimized. FIG. 5 shows a state in which elements are mounted on the lead frame. One of the focus points of the present invention is to pay attention to the overlap between the
図4、図5において考察した結果をまとめると、実際には、基板のハンドリング、MOSFETを形成する状態でのSiC層の状態を考えると、インゴットの300μmのうち、最終的には原SiC層は不要で、エピタキシャル層10μmだけが素子形成に必要となる。すなわち製造工程で支持台となる部分が低価格な手段により代用できれば、コストダウンの可能性が大きいということである。課題は、スルーで全体を見て高価格な原SiCの使用量を出来るだけ少なくすることである。本発明は、個々のステップでは必要な基板や材料をスル−で考えて必要なのか、共用ができないのか、安価な材料で代替できないのか、などの視点から検討をして、SiC半導体では一番高価な材料となっているSiC層の使用量の最小化を図ることを目的としている。このためには、製造工程が複雑になりすぎず、無駄のない構造や作成手法の実現が必要である。4 and 5, the results of the considerations are summarized as follows. Actually, when considering the state of the SiC layer in the state where the substrate is handled and the MOSFET is formed, the final SiC layer of 300 μm of the ingot is finally It is unnecessary and only the epitaxial layer of 10 μm is necessary for element formation. In other words, if the part that becomes the support base in the manufacturing process can be replaced by inexpensive means, the possibility of cost reduction is great. The challenge is to reduce the amount of raw SiC used as much as possible as much as possible. The present invention considers whether it is necessary to consider the necessary substrates and materials in each step, whether they cannot be shared, or can be replaced with inexpensive materials, and is the most suitable for SiC semiconductors. The object is to minimize the amount of the SiC layer used as an expensive material. For this purpose, the manufacturing process is not too complicated, and it is necessary to realize a lean structure and production method.
以上の課題を解決する為の手段を以下に示す。
1.第1の化合物半導体を用いた半導体装置の製造方法であって、
第1の化合物半導体からなる種結晶基板の表層部にイオン注入を行うイオン注入工程と、
ベース基板又は該ベース基板の表面に第2の化合物半導体層を形成してなる基板又は該ベース基板の表面に第2の化合物半導体層と第1の薄膜層を形成してなる基板を
第1基板とし、該第1基板の表面と、前記イオン注入工程によりイオン注入がされた前記表層部の表面と、を貼り合わせる第1接合工程と、
前記イオン注入工程によりイオン注入がされた前記表層部を種結晶基板から剥離させる切断工程と、
前記切断工程により剥離された前記第1の化合物半導体層に、P型領域及びN型領域の少なくとも1つ又はショットキー膜を形成すると共に電極を形成することによって半導体素子を形成する半導体素子形成工程と、
前記半導体素子形成工程により形成された半導体素子の表面と、第2基板の表面とを貼り合わせる第2接合工程と、
前記第2接合工程の後に前記第1基板を除去する第1基板除去工程と、
前記第1基板除去工程により前記第1基板が除去された表面と第3の基板とを貼り合わせ、その後前記第2基板を除去する第2基板除去工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2.第1の化合物半導体を用いた半導体装置の製造方法であって、
第1の化合物半導体からなる種結晶基板の表層部にイオン注入を行うイオン注入工程と、
ベース基板又は該ベース基板の表面に第2の化合物半導体層を形成してなる基板又は該ベース基板の表面に第2の化合物半導体層と第1の薄膜層を形成してなる基板を第1基板とし、該第1基板の表面と、前記イオン注入工程によりイオン注入がされた前記表層部の表面と、を貼り合わせる第1接合工程と、
前記イオン注入工程によりイオン注入がされた前記表層部を種結晶基板から剥離させる切断工程と、
前記切断工程により剥離された前記第1の化合物半導体層に、第3の化合物半導体を形成しその第3の化合物半導体層にP型領域及びN型領域の少なくとも1つを形成すると共に電極を形成することによって半導体素子を形成する半導体素子形成工程と、
前記半導体素子形成工程により形成された半導体素子の表面と、第2基板の表面とを貼り合わせる第2接合工程と、
前記第2接合工程の後に前記第1基板を除去する第1基板除去工程と、
前記第1基板除去工程により前記第1基板が除去された表面と第3の基板とを貼り合わせ、その後前記第2基板を除去する第2基板除去工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3.前記半導体素子形成工程を行う前に、剥離された前記第1の化合物半導体層上に更に前記第1の化合物半導体層を形成し、第1の化合物半導体層を所定の厚さとする増膜工程を備える前記1.又は2.に記載の半導体装置の製造方法。
4.前記第1接合を行う前に、前記イオン注入工程によりイオン注入がされた前記表層部の表面に第2の化合物半導体層を形成し又は第1の薄膜層と第2の化合物半導体層とを形成する工程を備える請求項1乃至3に記載の半導体装置の製造方法。
5.前記第2基板除去工程は、前記半導体素子を分離して実装基板に装着した後に前記第2基板を除去する前記1.乃至3.のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
6.前記ベース基板はサファイア基板であり、前記第2の化合物半導体はGa系化合物半導体である前記1.乃至4.のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
7.前記第1基板除去工程は、前記サファイア基板の前記Ga系化合物半導体が形成された表面にレーザ光を照射することにより前記第1基板を除去する前記5.記載の半導体装置の製造方法。
8.前記第2基板は透明ガラスであり、
前記第2接合工程は、前記半導体素子の表面に光により剥離される材料を用いた接着層を形成した後、該接着層を介して前記第2基板の表面と貼り合わせ、
前記第2基板除去工程は、光を照射することによって前記第2基板を除去する、
前記1.乃至6.のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
9.前記第1の化合物半導体は炭化ケイ素SiCである、
前記1.乃至7.のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
10.前記第3の化合物半導体は窒化ガリウムGaNである、前記2.乃至8.のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
11.前記第3の基板はヒートシンク材料である、前記2.乃至9.のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
12.前記第1の薄膜は窒化アルミである、請求項1乃至11のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。Means for solving the above problems will be described below.
1. A method of manufacturing a semiconductor device using a first compound semiconductor,
An ion implantation step of implanting ions into the surface layer portion of the seed crystal substrate made of the first compound semiconductor;
A base substrate or a substrate formed by forming a second compound semiconductor layer on the surface of the base substrate or a substrate formed by forming the second compound semiconductor layer and the first thin film layer on the surface of the base substrate is a first substrate. And a first bonding step of bonding the surface of the first substrate and the surface of the surface layer portion ion-implanted by the ion implantation step;
A cutting step in which the surface layer portion ion-implanted by the ion implantation step is peeled from the seed crystal substrate;
A semiconductor element forming step of forming a semiconductor element by forming at least one of a P-type region and an N-type region or a Schottky film and forming an electrode on the first compound semiconductor layer separated by the cutting step When,
A second bonding step of bonding the surface of the semiconductor element formed by the semiconductor element formation step and the surface of the second substrate;
A first substrate removing step of removing the first substrate after the second bonding step;
A second substrate removing step of bonding the surface from which the first substrate has been removed by the first substrate removing step and a third substrate, and then removing the second substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
2. A method of manufacturing a semiconductor device using a first compound semiconductor,
An ion implantation step of implanting ions into the surface layer portion of the seed crystal substrate made of the first compound semiconductor;
A base substrate or a substrate formed by forming a second compound semiconductor layer on the surface of the base substrate or a substrate formed by forming the second compound semiconductor layer and the first thin film layer on the surface of the base substrate is a first substrate. And a first bonding step of bonding the surface of the first substrate and the surface of the surface layer portion ion-implanted by the ion implantation step;
A cutting step in which the surface layer portion ion-implanted by the ion implantation step is peeled from the seed crystal substrate;
A third compound semiconductor is formed on the first compound semiconductor layer separated by the cutting step, and at least one of a P-type region and an N-type region is formed on the third compound semiconductor layer, and an electrode is formed. A semiconductor element forming step of forming a semiconductor element by
A second bonding step of bonding the surface of the semiconductor element formed by the semiconductor element formation step and the surface of the second substrate;
A first substrate removing step of removing the first substrate after the second bonding step;
A second substrate removing step of bonding the surface from which the first substrate has been removed by the first substrate removing step and a third substrate, and then removing the second substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
3. Before performing the semiconductor element forming step, a film increasing step is further performed in which the first compound semiconductor layer is further formed on the peeled first compound semiconductor layer, and the first compound semiconductor layer has a predetermined thickness. Comprising 1. Or 2. The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-3.
4). Before performing the first bonding, a second compound semiconductor layer is formed on the surface of the surface layer portion that has been ion-implanted by the ion implantation step, or a first thin film layer and a second compound semiconductor layer are formed. The manufacturing method of the semiconductor device of
5. In the second substrate removing step, the semiconductor substrate is separated and mounted on a mounting substrate, and then the second substrate is removed. To 3. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
6). The base substrate is a sapphire substrate, and the second compound semiconductor is a Ga-based compound semiconductor. To 4. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
7). In the first substrate removing step, the first substrate is removed by irradiating the surface of the sapphire substrate on which the Ga-based compound semiconductor is formed with laser light. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
8). The second substrate is transparent glass;
In the second bonding step, an adhesive layer using a material that is peeled off by light is formed on the surface of the semiconductor element, and then bonded to the surface of the second substrate through the adhesive layer.
The second substrate removing step removes the second substrate by irradiating with light.
1 above. To 6. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
9. The first compound semiconductor is silicon carbide SiC;
1 above. To 7. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
10. 2. The third compound semiconductor is gallium nitride GaN. To 8. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
11. 2. the third substrate is a heat sink material; Thru 9. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
12 The method of manufacturing a semiconductor device according to
高電圧駆動に適したSiC基板の実用化の期待は大きいが、これまで基板のコストが制約となってその用途の拡大が制限されている。本発明により、SiC基板から実装までスル−で見て低コスト化が実現できる。本発明の手段は、SiC応用MOSFETへの適用、同様にSiC基板を用いるショットキーバリアダイオードへの適用が可能である。また、SiC基板上にGaN(窒化ガリウム)層を形成して製作するGaN素子への適用も可能であり、この画期的なコスト低減を実現する構造は産業界の発展に貢献するものである。Although there are great expectations for the practical use of SiC substrates suitable for high-voltage driving, the expansion of their applications has been limited so far due to substrate cost constraints. According to the present invention, it is possible to realize a reduction in cost when viewed from the SiC substrate to the mounting. The means of the present invention can be applied to a SiC application MOSFET, and similarly to a Schottky barrier diode using a SiC substrate. It can also be applied to GaN devices manufactured by forming a GaN (gallium nitride) layer on a SiC substrate, and this revolutionary cost-saving structure contributes to the development of the industry. .
本発明の実施する為の形態は、基板形成から素子形成、実装時に用いるヒートシンク材までスル−で見て、簡素な工程及び安価な材料により、高価なSiC層の使用を最小限にするものである。具体的には、パワー素子においてはヒートシンク部(図5参照)が必須であることに着目し、ヒートシンク部分を支持台としてSiCベース層2を使わずに実装できるようにして、SiCベース層2の使用を不要にすることである。原SiC層はSiCエピタキシャル層を作るために必要分だけあればよいことになる。MOSFETのPN不純物層の活性化のためには作成工程において1600℃以上の高温で処理することが必要である。その為、実装する時には支持台となるヒートシンクをMOSFETの作成工程においては支持台とすることはできない。この為にSiCエピタキシャル層の支持台としては高温度に耐えるサファイア基板を用いてMOSFETの作成し、MOSFETの作成工程の後には、サファイア基板を剥離し、ヒートシンク材に置き換える手法が考えられる。この置き換え時に、支持台であるサファイア基板の剥離に先立って、反対面である素子面側に安価なガラス基板を貼り合わせ、仮の支持台とする。その状態で、サファイア基板を剥離し、ガラス基板を支持台としてサファイア基板を除去した面にヒートシンク材を貼り合わせる。この状態で支持台はヒートシンク材となるため、ガラス基板は不要になり除去する。このような形態とすることによりSiCの使用は最小限となる。ガラス基板は半導体素子と熱膨張係数を合わせることが好ましく、無アルカリガラスを用いることができる。サファイア基板、ガラス基板は研磨の後に再利用可能である。The embodiment for carrying out the present invention minimizes the use of an expensive SiC layer by a simple process and an inexpensive material, from the substrate formation to the element formation and heat sink material used for mounting. is there. Specifically, paying attention to the fact that a heat sink (see FIG. 5) is essential in the power element, the heat base can be mounted without using the
具体的な手順としては、SiC(第1の化合物半導体)からなるインゴットから、作業性の良い基板厚のSiC種基板(種結晶基板)を切り出して作成する。この事例で作業性と効率を考えて1mm厚としている。その表層から、昨今マイクロマシン技術で実用化が始まったスマートカット(登録商標)により、0.5μm厚のSiC層をサファイア基板に移植する。具体的には、種基板の表層から深さに水素イオンを注入してスマートカット層を設け、この表面と、GaN(第2の化合物半導体)の薄膜層を形成したサファイア基板(ベース基板。ベース基板上に第2の化合物半導体層を形成した基板を第1基板という。)のGaN薄膜面とを貼り合せ、その後約1000℃で剥離させ、支持台としてのサファイア基板へSiC片を移すものである。スマートカットで移されるSiC層は0.5μm程度と薄いため、必要に応じて必要な厚さのSiC層をエピタキシャル成長させ形成する。サファイア基板は最近の発光ダイオード用途で実用化が進んだ、平坦度が良く安価な基板である。また、GaN薄膜層を介するのは、後にサファイア基板をレーザリフトオフ技術により剥離するのに利用するためである。半導体素子(MOSFET素子)の形成は、サファイア基板の上に形成されているSiC層に実施される。MOSFETの素子形成過程においては、P型領域及びN型領域の活性化のために1600から1700℃の高温度に耐える必要があるが、サファイア基板、GaN層ともに2000℃以上の融点であり、問題は無い。サファイア基板はこの高温に耐えるベース基板であり、後にGaN層において剥離のし易い材料である。MOSFETの素子形成後、最終的には不要となる基板となる透明なガラス材料からなる第2基板(犠牲基板)を接着剤、或いはシ−ト材を介してMOSFETの形成されている面で貼り合せる。接着剤は紫外線照射により貼りつけたガラス基板が剥離出来る紫外光剥離材料である。ガラス接着後はこのガラス基板が支持台となりハンドリングできるため、サファイア基板を除去することができる。このサファイア基板の除去は、レーザ光を照射してレーザリフトオフにより容易にできる。その後、GaN薄膜を除去し、その面をメタライズ処理した後熱電導率が良く電気的抵抗の低いヒートシンク部材(第3の基板)を基板状態で貼り合せる。一例として銅材料が挙げられる。接続には、高温半田材料などその後の標準半田づけに耐えられるような材料が好ましい。ヒートシンク基板の貼り合せにより、ガラス基板は支持台としての役割を終了する。ガラス基板側から紫外線を照射することにより接着層を剥離して、ガラス基板は除去される。これにより、ウエーハ状態でヒートシンク材を支持台とするSiC素子が完了となる。この状態では、ヒートシンク材の上に薄膜ウエーハ状態のSiC層が搭載され、素子が形成されている。この後は、素子の大きさで切りだして実装基板の上に装着される。この過程で使用したサファイア基板、ガラス基板は、表面を研磨の後、再利用することができる。 As a specific procedure, a SiC seed substrate (seed crystal substrate) having a good workability is cut out from an ingot made of SiC (first compound semiconductor). In this case, the thickness is set to 1 mm in consideration of workability and efficiency. From the surface layer, a 0.5 μm thick SiC layer is transplanted to a sapphire substrate by Smart Cut (registered trademark), which has recently been put into practical use with micromachine technology. Specifically, hydrogen ions are implanted from the surface layer of the seed substrate to a depth to provide a smart cut layer, and this surface and a sapphire substrate (base substrate, base) on which a thin film layer of GaN (second compound semiconductor) is formed. The substrate on which the second compound semiconductor layer is formed on the substrate is referred to as the first substrate.) And then peeled off at about 1000 ° C., and the SiC piece is transferred to the sapphire substrate as a support base. is there. Since the SiC layer transferred by the smart cut is as thin as about 0.5 μm, a SiC layer having a necessary thickness is epitaxially grown as necessary. The sapphire substrate is an inexpensive substrate with good flatness that has been put into practical use in recent light-emitting diode applications. Further, the reason why the GaN thin film layer is interposed is to use the sapphire substrate for peeling by a laser lift-off technique later. The semiconductor element (MOSFET element) is formed on the SiC layer formed on the sapphire substrate. In the element formation process of MOSFET, it is necessary to withstand a high temperature of 1600 to 1700 ° C. in order to activate the P-type region and N-type region, but both the sapphire substrate and the GaN layer have a melting point of 2000 ° C. There is no. The sapphire substrate is a base substrate that can withstand this high temperature, and is a material that is easily peeled off later in the GaN layer. After the MOSFET elements are formed, a second substrate (sacrificial substrate) made of a transparent glass material that will eventually become unnecessary is pasted on the surface on which the MOSFET is formed via an adhesive or a sheet material. Match. The adhesive is an ultraviolet light peeling material that can peel the glass substrate attached by ultraviolet irradiation. Since this glass substrate becomes a support and can be handled after glass bonding, the sapphire substrate can be removed. This removal of the sapphire substrate can be easily performed by laser lift-off by irradiating a laser beam. Then, after removing the GaN thin film and metallizing the surface, a heat sink member (third substrate) having good thermal conductivity and low electrical resistance is bonded in the substrate state. An example is a copper material. For the connection, a material capable of withstanding the subsequent standard soldering such as a high-temperature solder material is preferable. By bonding the heat sink substrate, the glass substrate finishes its role as a support base. The adhesive layer is peeled off by irradiating ultraviolet rays from the glass substrate side, and the glass substrate is removed. Thereby, the SiC element which uses the heat sink material as a support base in the wafer state is completed. In this state, a SiC layer in a thin film wafer state is mounted on the heat sink material to form an element. After that, it is cut out by the size of the element and mounted on the mounting substrate. The sapphire substrate and glass substrate used in this process can be reused after polishing the surface.
上記の事例では、犠牲基板となるガラス基板の貼り合せ後、さらに続いてヒートシンク材を貼り合せる事例を示したが、ガラス基板の貼り合せ後、サファイア基板を除去し、GaN薄膜を除去し、裏面であるその面をメタライズ処理した状態で素子を分離して取り扱うことも可能である。この場合はガラス基板が支持台となっている。ウエーハ状態で素子を分離して、実装基板の上でヒートシンク材に搭載することも可能であり、ヒートシンク無しでそのまま実装基板に搭載することも可能である。搭載の後に、表面のガラス層は紫外線照射して犠牲基板であるガラス層を除去することができる。In the above example, after the glass substrate as the sacrificial substrate was bonded, the heat sink material was bonded, but after the glass substrate was bonded, the sapphire substrate was removed, the GaN thin film was removed, and the back surface was removed. It is also possible to handle the element separately in a state where the surface is metallized. In this case, the glass substrate is a support base. The elements can be separated in the wafer state and mounted on the heat sink material on the mounting board, or can be mounted on the mounting board as it is without a heat sink. After mounting, the glass layer on the surface can be irradiated with ultraviolet rays to remove the glass layer which is a sacrificial substrate.
図6において、インゴットから素子形成基板に至る工程におけるSiC基板の厚さの変化を示す。図6−aはSiC種基板の元となるインゴット40の状態を示している。円柱状に形状を整えて直径6インチ(150mm)高さ2インチ(50mm)にした場合の事例である。インゴット40から1mm厚のSiC種基板45がダイヤモンド鋸により切断され、一枚ずつのSiC基板となる。その切断の切り代32の厚みは100μm程度である。このインゴットから取り出したSiC種基板の部分は原SiCである。図6−bは一枚の基板を示しており、図ではSiCの基板厚さは1mmであり、SiC種基板45となるものである。本発明の着想による手法によれば、表層の1μmだけが剥離されスマートカットで移されるSiC層5が図6−bの破線の一部に示されている。1mm厚の種基板45は1μm減少するだけで、900回を越える回数使用することができる。図6−cはスマートカットで移されるSiC層5と、その極薄い原SiC膜の上に形成されるエピタキシャル層で厚さ10μmのドリフト層6となるエピタキシャルSiCを示している。 FIG. 6 shows the change in the thickness of the SiC substrate in the process from the ingot to the element formation substrate. FIG. 6A shows the state of the
図7に本発明の実施例を開示する。図7−aはSiC基板の母体であるインゴットを6インチ径、厚さ2インチに加工したものから種基板となる6インチ径、厚さ1mmのSiC種基板45を切り出して、表面を研磨し、表面から水素イオンを0.5μm程度の深さに注入(イオン注入工程)したものである。水素イオンの注入層をスマートカット層4呼ぶ。その表面側がスマートカットで移されるSiC層5である。この状態で支持台となる基板である約200μm厚のサファイア基板50にGaN薄膜層51(図示せず)を形成した面を貼り合わせた(第1接合工程)状態が図7−bである。この後、SiC種基板45とサファイア基板50と貼り合せた状態で約1000℃で加熱することによりスマートカット層4で劈開させ両基板を分離し(切断工程)、サファイア基板上のSiC層5の表面を研磨し、SiCを10μmのエピタキシャル成長させドリフト層6を形成(増膜工程)したのが図7−cである。この状態で支持台はサファイア基板となっている。サファイア基板上のエピタキシャルSiCがドリフト層6であり、ドリフト層6にMOSFETを形成、配線層20に配線を施した(半導体素子形成工程)状態が図7−dである。ゲート電極9、ソース電極10が表層にある。この表面に約200μm厚のガラス基板52を光剥離性接着材からなる接着剤53を介して貼り合わせる(第2接合工程)。この様にSiCにMOSFET素子が形成されているサファイア基板50とガラス基板52を貼り合せたのが図7−eである。この状態でサファイア基板の面からレーザ光を照射し、GaN薄膜層でGaを析出せしめサファイア基板を剥離せしめ(第1基板除去工程)、露出したSiC面をメタライズ処理したのが図7−fである。レーザ光によりサファイア基板上のGaN層で剥離させるには、発光ダイオード用に既に普及が始まっているレーザリフトオフ手法を適用することができる。図7−fの状態で支持台はガラス基板52となっている。この状態で裏面のメタライズしたSiCのソース電極19の面に半田めっきをした銅材料からなるヒートシンク33を貼り合せ接合を行う。ヒートシンク材はこの状態ではウエーハ形状をしており、この後の支持台となる。この状態が図7−gである。この状態でガラス基板52の表面から紫外光を照射し、接着材を剥離せしめ、ガラス基板を剥離し(第2基板除去工程)、接着剤を洗浄除去したのが図7−hである。この状態で支持台はヒートシンク33である。この後に、素子を分離してリードフレームなどに実装して素子の完成となる。 FIG. 7 discloses an embodiment of the present invention. FIG. 7A shows a
図7において約200μm厚のサファイア基板50にGaN薄膜層51(図示せず)を形成した事例を示したが、GaN薄膜層51に加えて窒化アルミ膜層(第1の薄膜層)を形成し、その後のサファイア基板の面からレーザ光を照射し、GaN薄膜層でGaを析出せしめサファイア基板を剥離せしめ(第1基板除去工程)、ことも可能である。この場合、第1の薄膜はレーザ光でGaN薄膜層でGaが析出する時の他の層からの遮断層となり析出を支援する層となる。FIG. 7 shows an example in which a GaN thin film layer 51 (not shown) is formed on a
図8に本発明の別の実施例を示す。図7との違いは、ヒートシンク材を基板状態では貼り合わせしないて、ガラス基板が支持台となっている状態で半導体素子を分離して、各素子をヒートシンク上へ実装した後にガラス基板52を除去することである。図8−aは、インゴットから6インチ径、厚さ1mmの種基板45を切り出して表面を研磨し、表面から水素イオンを0.5μm程度の深さに注入した状態を示し、図7−aに相当する図である。以下は図7と同様に工程を進め、図8−fに示す状態が、図7−fに相当する。この事例では、図8−fの状態で素子を個別に分離して、リードフレームなどに実装する。 FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. The difference from FIG. 7 is that the heat sink material is not bonded in the substrate state, the semiconductor elements are separated in a state where the glass substrate is a support base, and the
図9に、図8−fの素子がリードフレームに実装された状態を示す。この素子は支持台がガラス基板52である。この状態で表面から紫外光を照射することにより接着樹脂53を剥離し、ガラス基板52を剥離することができる。その後、表面の接着剤を除去し、洗浄し、その後にワイアボンディングした状態が図9−bであり、この後にパッケージングを行うことにより半導体装置の完成となる。 FIG. 9 shows a state in which the element of FIG. 8-f is mounted on the lead frame. The support base of this element is a
図7、図8において、スマートカットで移植した0.5μm程度のSiC層5に10μm程度のエピタキシャル成長させたドリフト層6は、それ自体では薄すぎて単独では取り扱いが出来ないものであるが、支持台となる基板を製造工程の目的ごとに貼り合せ、剥離の繰り返しで、最後の目的基板のヒートシンク基板に貼り合せる一連の工程で、SiC種基板の使用量を最小限に抑え、ウエーハ状態で素子に分離することなくヒートシンクを形成することは画期的なことである 7 and 8, the
図7,8の事例ではベース基板にサファイア基板を用い、第2基板としてガラス基板を用いる事例を示したが、この組み合わせはその他の基板材料でもいろいろ可能である。 7 and 8 show an example in which a sapphire substrate is used as the base substrate and a glass substrate is used as the second substrate, but various combinations of other substrate materials are possible.
上記事例では、SiC基板にMOSFETを形成する事例を示したが、いろいろなPN接合の組み合わせやショットキーダイオードの形成も全く同様に可能である。 In the above case, the MOSFET is formed on the SiC substrate. However, various combinations of PN junctions and Schottky diodes can be formed in the same manner.
また上記事例では、SiCスマートカット層にSiCエピタキシャル層を設ける事例を示したが、スマートカットした後、或いはエピタキシャル成長させた後のSiC層を、パワー素子用のGaN基板に適用することも同様に可能である。図7、図8でMOSFETを作成したところをGaN薄膜層に置き直すだけで、全く同様に安価な製造工程を実現することができる。図10に図7の例に相当する事例を示す。 In the above example, the SiC epitaxial layer is provided on the SiC smart cut layer. However, it is also possible to apply the SiC layer after smart cut or epitaxial growth to the GaN substrate for power devices. It is. By simply replacing the MOSFET created in FIGS. 7 and 8 with the GaN thin film layer, an inexpensive manufacturing process can be realized. FIG. 10 shows an example corresponding to the example of FIG.
図10−aはSiC基板の母体であるインゴットを6インチ径、厚さ2インチに加工したものから種基板となる6インチ径、厚さ1mmのSiC種基板45を切り出して表面を研磨し、表面から水素イオンを0.5μm程度の深さに注入したものである。水素イオンの注入層をスマートカット層4呼ぶ。その表面側がスマートカットで移されるSiC層5である。この状態で支持台となる基板である200μm厚のサファイア基板50に、リフトオフ用Ga化合物薄膜層51を形成した面を貼り合わせた状態が図10−bである。この後、SiC種基板45とサファイア基板50とを貼り合せた状態で、約1000℃で加熱することによりスマートカット層で劈開させ両基板を分離し、サファイア基板上のSiC表面を研磨し、必要に応じ2μm程度のSiCをエピタキシャル成長させ、SiC層7を形成したのが図10−cである。この状態で支持台は約200μm厚のサファイア基板となっている。サファイア基板上のSiC層に、パワー素子用GaN(第3の化合物半導体)層を形成して、このGaN層にGaNトランジスタを形成、配線層20に配線を施した(半導体素子素子形成工程)状態が図10−dである。図においてGaN素子60が形成されており、電極はソース電極10、ゲート電極9、ドレイン電極8が表面に形成されている。この状態で、表面に光剥離性接着材53を貼り、200μm厚のガラス基板52と、SiC基板の上にGaN素子60が形成されているサファイア基板とを貼り合せたのが図10−eである。この状態でサファイア基板の面からレーザ光を照射することにより、Ga化合物層でGaを析出せしめてサファイア基板を剥離せしめ、露出したSiC面にメタライズ処理したのが図10−fである。レーザ光によりサファイア基板上のスマートカットGa化合物層で剥離させることは、発光ダイオード用に既に普及が始まっているレーザリフトオフである。図10−fの状態で、支持台はガラス基板52となっている。この状態で裏面のメタライズしたSiC基板の面に、例えば半田メッキされた銅材料からなるヒートシンク33を貼り合せ、接合する。この状態が図10−gである。この状態でガラス基板52の表面から紫外光を照射することにより、接着材を剥離せしめてガラス基板を剥離し、接着剤を洗浄除去したのが、図10−hである。この状態で支持台はヒートシンク33である。この後に、素子を分離してリードフレームなどに実装して半導体装置の完成となる。
図10において、パワー用GaN素子で電流を基板に流さない場合には、ヒートシンク材として銅のような導電性のものを用いる必要は必ずしも無い。縦型に電流を流す構造であれば図10の事例で良い。また、図10は図7に相当する事例を示したが、図8に相当する事例も容易に適用可能である。FIG. 10-a shows a 6-inch diameter, 1-mm thick
In FIG. 10, when a current is not passed through the substrate in the power GaN element, it is not always necessary to use a conductive material such as copper as the heat sink material. The structure shown in FIG. 10 may be used as long as the structure allows current to flow vertically. FIG. 10 shows the case corresponding to FIG. 7, but the case corresponding to FIG. 8 can be easily applied.
尚、本発明においては、以上に記載した実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることが可能である。
以上の事例ではSiCを貼り合わせる対象として事例を示したが、この構造及び製造方法は化合物半導体の種類を問わず適用可能である。化合物半導体では、結晶成長のコストが高価である場合が多い。その場合に、インゴットから得られる種基板をそのまま基板にも使用することはコスト面で不利な場合が多い。貼り合せにより安価に支持基板を用い、最終的に必要な実装形態を視野に入れた製造方法は極めて応用が広い。The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made within the scope of the present invention depending on the purpose and application.
In the above case, the case has been shown as a target for bonding SiC, but this structure and manufacturing method can be applied regardless of the type of compound semiconductor. In compound semiconductors, the cost of crystal growth is often high. In that case, it is often disadvantageous in terms of cost to use the seed substrate obtained from the ingot as it is for the substrate. A manufacturing method using a support substrate at low cost by bonding and finally considering a necessary mounting form has a wide range of applications.
SiC等を用いたパワー系化合物半導体素子は、車においてはハイブリッド車の普及、電気自動車の普及に伴ってますます重要度が増してくる。また、家庭においてはスマートグリッド化の普及に伴って家電製品の電動化やエネルギー管理のためにパワー系化合物半導体装置の役割が重要になってくる。本発明により、高価な材料となっているSiCの使用量を大幅に減らすことができ、安価なSiC半導体装置を製造することが可能となる。これによって、当該分野のパワー系化合物半導体装置の普及に大きく貢献するものとなる。 Power-based compound semiconductor elements using SiC or the like are becoming increasingly important with the spread of hybrid vehicles and electric vehicles. In addition, with the spread of smart grids, the role of power-based compound semiconductor devices is becoming important for household appliances and for energy management. According to the present invention, the amount of SiC that is an expensive material can be significantly reduced, and an inexpensive SiC semiconductor device can be manufactured. This greatly contributes to the popularization of power compound semiconductor devices in this field.
1・・・SiC基板 2・・・SiCベース基板(N++層)
4・・・スマートカット層 5・・・スマートカットで移されるSiC層
6・・・エピタキシャル成長のSiCドリフト層 7・・・エピタキシャルSiC層
8・・・ドレイン電極 9・・・ゲート電極, 10・・・ソース電極
11・・・ソース(N+層) 12・・・ドレイン(N層) 13・・・ゲート電極
14・・・ゲート酸化膜 15・・・Pウエル 16・・・電流パス
17・・・空乏層の拡がり 18・・・空乏層到達点 19・・・ドレイン電極
20・・・配線層 21・・・回路図ソース 22・・・回路図ドレイン
23・・・回路図ゲート 24・・・回路図ソース電極
25・・・回路図ドレイン電極
27・・・ベース基板層のドリフト抵抗 28・・・ドリフト層のドリフト抵抗
29・・・ベース基板層電流パス 30・・・ドリフト層電流パス
33・・・ヒートシンク 34・・・ワイア
35・・・ドレイン電極リ−ドフレーム 36・・・ゲート電極リードフレーム
37・・・ソース電極リードフレーム 40・・・インゴット
41・・・200μmのSiC基板 42・・・切り代 43・・・切り代の相当部
44・・・160μmの薄肉化したSiCの相当部 45・・・1mmのSiC基板
50・・・サファイア基板 51・・・リフトオフ用GaN薄膜層
52・・・ガラス基板 53・・・接着材 60・・・GaN素子DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (12)
第1の化合物半導体からなる種結晶基板の表層部にイオン注入を行うイオン注入工程と、
ベース基板又は該ベース基板の表面に第2の化合物半導体層を形成してなる基板又は該ベース基板の表面に第2の化合物半導体層と第1の薄膜層を形成してなる基板を第1基板とし、該第1基板の表面と、前記イオン注入工程によりイオン注入がされた前記表層部の表面と、を貼り合わせる第1接合工程と、
前記イオン注入工程によりイオン注入がされた前記表層部を種結晶基板から剥離させる切断工程と、
前記切断工程により剥離された前記第1の化合物半導体層に、P型領域及びN型領域の少なくとも1つ又はショットキー膜を形成すると共に電極を形成することによって半導体素子を形成する半導体素子形成工程と、
前記半導体素子形成工程により形成された半導体素子の表面と、第2基板の表面とを貼り合わせる第2接合工程と、
前記第2接合工程の後に前記第1基板を除去する第1基板除去工程と、
前記第1基板除去工程により前記第1基板が除去された表面と第3の基板とを貼り合わせ、その後前記第2基板を除去する第2基板除去工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor device using a first compound semiconductor,
An ion implantation step of implanting ions into the surface layer portion of the seed crystal substrate made of the first compound semiconductor;
A base substrate or a substrate formed by forming a second compound semiconductor layer on the surface of the base substrate or a substrate formed by forming the second compound semiconductor layer and the first thin film layer on the surface of the base substrate is a first substrate. And a first bonding step of bonding the surface of the first substrate and the surface of the surface layer portion ion-implanted by the ion implantation step;
A cutting step in which the surface layer portion ion-implanted by the ion implantation step is peeled off from a seed crystal substrate;
A semiconductor element forming step of forming a semiconductor element by forming at least one of a P-type region and an N-type region or a Schottky film and forming an electrode on the first compound semiconductor layer separated by the cutting step When,
A second bonding step of bonding the surface of the semiconductor element formed by the semiconductor element formation step and the surface of the second substrate;
A first substrate removing step of removing the first substrate after the second bonding step;
A second substrate removing step of bonding the surface from which the first substrate has been removed by the first substrate removing step and a third substrate, and then removing the second substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
第1の化合物半導体からなる種結晶基板の表層部にイオン注入を行うイオン注入工と、
ベース基板又は該ベース基板の表面に第2の化合物半導体層を形成してなる基板又は該ベース基板の表面に第2の化合物半導体層と第1の薄膜層を形成してなる基板を第1基板とし、該第1基板の表面と、前記イオン注入工程によりイオン注入がされた前記表層部の表面と、を貼り合わせる第1接合工程と、
前記イオン注入工程によりイオン注入がされた前記表層部を種結晶基板から剥離させる切断工程と、
前記切断工程により剥離された前記第1の化合物半導体層に、第3の化合物半導体を形成しその第3の化合物半導体層にP型領域及びN型領域の少なくとも1つを形成すると共に電極を形成することによって半導体素子を形成する半導体素子形成工程と、
前記半導体素子形成工程により形成された半導体素子の表面と、第2基板の表面とを貼り合わせる第2接合工程と、
前記第2接合工程の後に前記第1基板を除去する第1基板除去工程と、
前記第1基板除去工程により前記第1基板が除去された表面と第3の基板とを貼り合わせ、その後前記第2基板を除去する第2基板除去工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor device using a first compound semiconductor,
An ion implanter for implanting ions into the surface layer of the seed crystal substrate made of the first compound semiconductor;
A base substrate or a substrate formed by forming a second compound semiconductor layer on the surface of the base substrate or a substrate formed by forming the second compound semiconductor layer and the first thin film layer on the surface of the base substrate is a first substrate. And a first bonding step of bonding the surface of the first substrate and the surface of the surface layer portion ion-implanted by the ion implantation step;
A cutting step in which the surface layer portion ion-implanted by the ion implantation step is peeled off from a seed crystal substrate;
A third compound semiconductor is formed on the first compound semiconductor layer separated by the cutting step, and at least one of a P-type region and an N-type region is formed on the third compound semiconductor layer, and an electrode is formed. A semiconductor element forming step of forming a semiconductor element by
A second bonding step of bonding the surface of the semiconductor element formed by the semiconductor element formation step and the surface of the second substrate;
A first substrate removing step of removing the first substrate after the second bonding step;
A second substrate removing step of bonding the surface from which the first substrate has been removed by the first substrate removing step and a third substrate, and then removing the second substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2接合工程は、前記半導体素子の表面に光により剥離される材料を用いた接着層を形成した後、該接着層を介して前記第2基板の表面と貼り合わせ、
前記第2基板除去工程は、光を照射することによって前記第2基板を除去する、
請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The second substrate is transparent glass;
In the second bonding step, an adhesive layer using a material that is peeled off by light is formed on the surface of the semiconductor element, and then bonded to the surface of the second substrate through the adhesive layer.
The second substrate removing step removes the second substrate by irradiating with light.
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012219795A JP2014057035A (en) | 2012-09-12 | 2012-09-12 | Compound semiconductor device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012219795A JP2014057035A (en) | 2012-09-12 | 2012-09-12 | Compound semiconductor device manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014057035A true JP2014057035A (en) | 2014-03-27 |
Family
ID=50614083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012219795A Pending JP2014057035A (en) | 2012-09-12 | 2012-09-12 | Compound semiconductor device manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014057035A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106876483A (en) * | 2017-01-23 | 2017-06-20 | 西安电子科技大学 | High-breakdown-voltage Schottky diode and preparation method |
WO2019004469A1 (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-03 | 株式会社テンシックス | Method for producing semiconductor element substrate |
JP2019012756A (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-24 | 株式会社テンシックス | Manufacturing method of semiconductor element substrate |
CN109427563A (en) * | 2017-08-25 | 2019-03-05 | 英飞凌科技股份有限公司 | Silicon carbide device and method for manufacturing silicon carbide device |
KR20190086769A (en) * | 2016-12-16 | 2019-07-23 | 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 | Method for manufacturing a semiconductor component |
CN111430217A (en) * | 2019-01-09 | 2020-07-17 | 芯恩(青岛)集成电路有限公司 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
WO2021092862A1 (en) * | 2019-11-14 | 2021-05-20 | 华为技术有限公司 | Semiconductor substrate, manufacturing method therefor, and semiconductor device |
-
2012
- 2012-09-12 JP JP2012219795A patent/JP2014057035A/en active Pending
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102273605B1 (en) | 2016-12-16 | 2021-07-05 | 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 | Methods for manufacturing semiconductor components |
KR20190086769A (en) * | 2016-12-16 | 2019-07-23 | 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 | Method for manufacturing a semiconductor component |
US11081620B2 (en) | 2016-12-16 | 2021-08-03 | Osram Oled Gmbh | Method of producing a semiconductor component |
CN106876483A (en) * | 2017-01-23 | 2017-06-20 | 西安电子科技大学 | High-breakdown-voltage Schottky diode and preparation method |
CN106876483B (en) * | 2017-01-23 | 2019-10-11 | 西安电子科技大学 | High-breakdown-voltage Schottky diode and production method |
WO2019004469A1 (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-03 | 株式会社テンシックス | Method for producing semiconductor element substrate |
JP2019012756A (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-24 | 株式会社テンシックス | Manufacturing method of semiconductor element substrate |
CN110663097B (en) * | 2017-06-29 | 2023-12-12 | X-Vi株式会社 | Method for manufacturing semiconductor element substrate |
CN110663097A (en) * | 2017-06-29 | 2020-01-07 | X-Vi株式会社 | Method for manufacturing semiconductor element substrate |
JPWO2019004469A1 (en) * | 2017-06-29 | 2020-07-30 | 株式会社テンシックス | Method for manufacturing semiconductor element substrate |
JP2019050362A (en) * | 2017-08-25 | 2019-03-28 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲーInfineon Technologies Ag | Silicon carbide component and method for manufacturing the same |
JP7302953B2 (en) | 2017-08-25 | 2023-07-04 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲー | Silicon carbide parts and methods of manufacturing silicon carbide parts |
US11715768B2 (en) | 2017-08-25 | 2023-08-01 | Infineon Technologies Ag | Silicon carbide components and methods for producing silicon carbide components |
CN109427563B (en) * | 2017-08-25 | 2023-10-24 | 英飞凌科技股份有限公司 | Silicon carbide device and method for manufacturing silicon carbide device |
CN109427563A (en) * | 2017-08-25 | 2019-03-05 | 英飞凌科技股份有限公司 | Silicon carbide device and method for manufacturing silicon carbide device |
CN111430217A (en) * | 2019-01-09 | 2020-07-17 | 芯恩(青岛)集成电路有限公司 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
CN111430217B (en) * | 2019-01-09 | 2022-11-29 | 芯恩(青岛)集成电路有限公司 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
WO2021092862A1 (en) * | 2019-11-14 | 2021-05-20 | 华为技术有限公司 | Semiconductor substrate, manufacturing method therefor, and semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2014057035A (en) | Compound semiconductor device manufacturing method | |
US9761493B2 (en) | Thin epitaxial silicon carbide wafer fabrication | |
JP5655931B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
EP3311422A1 (en) | Bond and release layer transfer process | |
US20160027648A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
US11139375B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device | |
US20180061671A1 (en) | Semiconductor Device with Plated Lead Frame | |
CN108305837B (en) | Method for producing semiconductor device | |
US10643897B2 (en) | Method of forming a semiconductor device | |
JP2010016188A (en) | Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device | |
CN110663097B (en) | Method for manufacturing semiconductor element substrate | |
JP2014075565A (en) | Method of manufacturing compound semiconductor device | |
JP2023126260A (en) | Silicon carbide component and method for manufacturing the same | |
US10559664B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device by removing a bulk layer to expose an epitaxial-growth layer and by removing portions of a supporting-substrate to expose portions of the epitaxial-growth layer | |
JP7113554B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor substrate | |
JP2019012756A (en) | Manufacturing method of semiconductor element substrate | |
JP2015119062A (en) | SiC WAFER MANUFACTURING METHOD, SiC SEMICONDUCTOR MANUFACTURING METHOD AND GRAPHITE SILICON CARBIDE COMPOSITE SUBSTRATE | |
JP2017112335A (en) | Semiconductor element manufacturing method | |
JP4572529B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
WO2022210680A1 (en) | Power semiconductor and method for manufacturing same | |
TWI835575B (en) | Manufacturing method of semiconductor wafer | |
JP4724729B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2024085189A (en) | Method for manufacturing semiconductor devices | |
JP2006032598A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
WO2014177612A1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device comprising a thin semiconductor wafer |