JP2020047835A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1Aに示した構造体10を準備する(第1準備工程)。構造体10は、基板1の上に設けられており、半導体積層体11、積層体12、及び電極膜13を有する。また、構造体10の表面10Sには、凹部r1(第1凹部)及び凹部r2(第2凹部)が設けられている。凹部r1は、凹部r2よりも深く、積層体12を貫通して半導体積層体11に達している。
この方法によれば、接合に必要な工程を簡素化できる。しかし、この方法の場合、凹部r1が深いと、接合工程において、溶融した金属層21及び金属層22が凹部r1内へは十分に流れ込まない。この結果、接合後の半導体素子では、凹部r1が設けられた位置に空洞(ボイド)が形成される。この空洞が形成されると、半導体素子の接合強度、電気特性、及び放熱性が低下する。
この方法によれば、表面10Sにおける凹部が確実に金属膜によって埋め込まれるため、製造される半導体素子の接合強度、電気特性、及び放熱性が向上する。一方で、この比較例2の方法を用いる場合、工程数が多くなるため、製造コストが増加する。特に、凹部r1が深い場合、凹部r1を埋め込むために比較的厚い金属膜を形成しなければならない。このため、金属膜の形成や、その平坦化に長い時間を要し、製造コストがさらに増加する。
図2A、図2B、図3A、及び図3Bは、本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法の変形例を示す工程の模式断面図である。
図1A〜図1Hに示した例では、表面が粗い金属層23a及び金属層23bを設けることで、凹部r1及び凹部r2内の表面の少なくとも一部に粗面部を形成した。粗面部を形成する方法は、この例に限定されない。
実施形態に係る半導体素子の製造方法は、一方の部材の表面に凹部が設けられた2つの部材を接合する方法に、広く適用できる。ここでは、その一例として、半導体発光素子の製造方法に、実施形態に係る製造方法を適用した場合を説明する。
図4は、本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を用いて製造される半導体発光素子を示す模式平面図である。
図5は、図4のV−V断面図である。
n形半導体層11aは、半導体積層体11において、半導体発光素子100の上面側に設けられている。p形半導体層11b及び発光層11cは、平面視において、n形半導体層11aの下面のうち凹部r1が設けられていない領域と重なる下面に設けられている。
半導体積層体11は、窒化ガリウムを含む。p側電極12a及び配線層12cは、アルミニウム、銀、インジウム、チタンやニッケルなどの金属材料を含む。絶縁層12b及び絶縁層12dは、酸化シリコンなどの絶縁材料を含む。
基板2の裏面に設けられる裏面電極31は、白金などの金属を含む。pパッド電極32は、チタン、白金、又は金などの金属を含む。保護層33は、酸化シリコンなどの透明な絶縁材料を含む。
まず、図6Aに示した構造体10を用意する。構造体10は、上述した半導体積層体11及び積層体12を有する。また、構造体10の表面10Sには、凹部r1と、凹部r1よりも浅い凹部r2と、が設けられている。
Claims (9)
- 半導体積層体を備え、第1凹部が表面に設けられた構造体を準備する第1準備工程と、
前記構造体の前記第1凹部内の前記表面の少なくとも一部に、前記表面の他の部分よりも粗い第1粗面部を形成する第1形成工程と、
前記構造体の前記表面側に第1金属層を形成する第2形成工程と、
第2金属層が設けられた基板を準備する第2準備工程と、
前記第1金属層と前記第2金属層を対向させた状態で加熱し、前記第1金属層と前記第2金属層を溶融させて接合させるとともに、前記第1凹部内へ溶融した前記第1金属層を流し込む接合工程と、
を備えた半導体素子の製造方法。 - 前記接合工程において、前記構造体及び前記基板の一方を他方に向けて押圧しながら、前記第1金属層及び前記第2金属層を加熱する請求項1記載の半導体素子の製造方法。
- 前記第1形成工程において、前記第1凹部内の少なくとも一部に、前記第1凹部の内面に沿って、前記表面の前記他の部分よりも粗い表面を有する第3金属層を設けることで、前記第1粗面部を形成する請求項1又は2に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記第1形成工程において、前記第3金属層をめっき法により形成する請求項3記載の半導体素子の製造方法。
- 前記第1形成工程において、
前記構造体の前記表面に沿って第3金属層を形成し、
前記第1凹部内に設けられた前記第3金属層の表面の少なくとも一部を、前記第3金属層の他の部分の表面よりも粗くすることで、前記第1粗面部を形成する
請求項1又は2に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記第3金属層の厚みは、前記第1凹部の深さよりも小さい請求項3〜5のいずれか1つに記載の半導体素子の製造方法。
- 前記第1準備工程の後であって、前記第1形成工程の前に、前記構造体の前記表面側にニッケルを含む第4金属層を形成する第3形成工程を、さらに備え、
前記第1金属層は、錫を含み、
前記第3金属層は、ニッケルを含む請求項3〜6のいずれか1つに記載の半導体素子の製造方法。 - 前記構造体の前記表面には、複数の前記第1凹部と、前記複数の第1凹部を囲み前記第1凹部よりも小さい深さである第2凹部と、が設けられ、
前記第1形成工程において、さらに、前記第2凹部内の前記表面の少なくとも一部に、前記表面の前記他の部分よりも粗い第2粗面部を形成し、
前記接合工程において、前記第1粗面部及び前記第2粗面部により、それぞれ、前記第1粗面部が形成された前記複数の第1凹部内と、前記第2粗面部が形成された前記第2凹部内と、に溶融した前記第1金属層を流し込む請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体素子の製造方法。 - 前記半導体積層体は、n形半導体層と、p形半導体層と、前記n形半導体層と前記p形半導体層との間に設けられた発光層と、を含み、
前記構造体の前記第1凹部の底面には、前記n形半導体層の一部が露出し、
前記第1形成工程において形成される前記第1粗面部は、前記n形半導体層の前記一部の上に位置する請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体素子の製造方法。
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